بهگزارش سایت «نانو ورک» (Nano Werk) بهنقل از مجلههای «مواد پیشرفته» (Advanced Materials) و «شیمی فیزیک» (Journal of Physical Chemistry)، این روشها و مواد اکسید تیتانیوم جدید ممکن است منجر به کاتالیستهای بهبودیافتهای برای تولید هیدروژن، پیلهای خورشیدی کاراتر و ضدآفتابهایی با قدرت محافظت بیشتر شوند.
 |
«وای کوانگ هان»
(Wei-Qiang Han) |
در مطالعهی نخست، دانشمندان قابلیت «اکسید تیتانیوم» را برای جذب نور افزایش دادند. «وای کوانگ هان» (Wei-Qiang Han)، دانشمند «مرکز نانومواد کاربردی بروک هاون» (Brookhaven's Center for Functional Nanomaterials) (CFN) میگوید: «قابلیت اکسید تیتانیوم برای جذب نور یکی از دلایل اصلی فواید آن در کاربردهای پزشکی و صنعتی است. «اکسید تیتانیوم» بهعنوان فوتوکاتالیستی برای تبدیل اشعهی خورشید به الکتریسیته در پیلهای خورشیدی و کاربردهایی در تولید هیدروژن، در حسگرهای گازی، باطریها و استفاده از اشعهی خورشید برای تجزیهی برخی آلودگیهای زیستمحیطی استفاده میشود. این ماده یکی از اجزای ترکیبی رایج در کرمهای ضد آفتاب بهشمار میرود».
دانشمندان روشهای بسیاری را برای بهبود قابلیت جذب نور «اکسید تیتانیوم» آزمایش کردند که برای مثال میتوان «دوپه کردن» (Doping) «اکسید تیتانیوم» با برخی فلزات را نام برد.
«وای کوانگ هان» (Wei-Qiang Han) و همکارانش مسیر جدیدی را بکار بردند؛ آنها توانستند قابلیت جذب نور این ماده را با وارد کردن نانوحفرهها به درون میلههای یکصدنانومتری «اکسید تیتانیوم» جامد افزایش دهند.
نانومیلههای «اکسید تیتانیومی» پرشده با نانوحفرهها در جذب طولموجهای معینی از ماورای بنفش (UVA) و ماورای بنفش B (UVB) تابش خورشید، 25 درصد نسبت به «اکسید تیتانیوم» بدون نانوحفره مؤثرتر بوده است.
این تحقیق نشان داد که نانومیلههای «اکسید تیتانیومِ حاوی نانوحفره» میتوانند جذب ماورای بنفش (UVA) و ماورای بنفش B (UVB) تابش خورشید را بهبود چشمگیری بخشند؛ بنابراین مواد ایدهالی برای ضدآفتابها بهشمار میروند.
 |
«وای کوانگ هان» (Wei-Qiang Han) |
این نانومیلهها میتوانند کارایی «پیلهای خورشیدی فوتوولتاییک» را بهبود بخشیده و بهعنوان کاتالیستهایی برای تجزیه آب و همچنین در واکنش تبدیل آب، گاز برای تولید گاز «هیدروژن خالص» از «مونوکسید کربن» و «آب» استفاده شوند. روش ساختن میلههای مملو از حفره، ساده است؛ برای این کار، «نانومیلههای تیتانات» را در هوا گرما میدهند.
این فرایند، «آب» را تبخیر و «تیتانات» را به «اکسید تیتانیوم» تبدیل میکند و بدینترتیب موجب تشکیل نانوحفرههایی منظم، چندوجهی و بسیار متراکمی درون «اکسید تیتانیوم» میشود.
در تحقیق دیگری این محققان روش سنتز جدیدی را برای ساخت «نانولولههای تیتانات» - که «آهنن بهعنوان ناخالصی در آن وارد شده - توصیف کردهاند.
این لولههای توخالی قطری حدود ده نانومتر و طولی بیش از یکمیکرومتر دارند. این آزمایشها به بهبود واکنشپذیری نوری این مواد نیز کمک کرد.
دانشمندان نشان دادند نانولولههای حاصل، واکنشپذیری قابلتوجهی را در واکنش تبدیل آب، گاز از خود نشان میدهند.
اگرچه فعالیت «نانولولههای دوپهشده» (Doped) با «آهن»، بهخوبی «اکسید تیتانیومی» نبود که با فلزهایی نظیر: «پلاتین» و «پالادیوم» روکش شده است؛ اما فعالیت مشاهدهشده از این نظر که «آهن» یک فلز ارزانتری است و غلظتش هم در نمونههای ما کمتر از 1 درصد است قابلقبول است.
دانشمندان خواص مغناطیسی جالبی را در «نانولولههای دوپهشده» (Doped) با «آهن» مشاهده کردند و با مطالعههای آینده - که به فهم این پدیده کمک میکند - آن را پیگیری خواهند کرد.
مواد توسعهیافته در این مطالعهها با استفاده از چندین ابزار نادر در «آزمایشگاه بروکهاون» (Brookhaven Lab) و روشهای تشخیص نانوساختارها شامل: «میکروسکوپ انتقال الکترونین و روشهای متنوع با استفاده از اشعهی ایکس و پرتو مادون قرمز موجود در «آزمایشگاه ملی منابع نوری سینکترون» (National Synchrotron Light Source) (NSLS) تجزیه و تحلیل شد.