نانوسیم های کبالت و کاربرد آن ها

در سال های اخیر، نانوسیم های کبالت به عنوان ماده فرومغناطیس، به دلیل خاصیت و عملکرد عالی مغناطیسی بسیار مورد توجه و استفاده قرار گرفته اند.نانوسیم های کبالت نیز در دسته بندی سایت سیگما آلدریچ، جزو دسته کاتالیست های کبالت محسوب می شوند. این ماده مورد استفاده در زمینه هایی ازجمله در رسانه های ذخیره سازی مغناطیسی با چگالی بالا، در جداسازی مغناطیسی ایمنی و مطالعات ژنیک و زایمان و به عنوان حامل داروی هدفمند، مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند.

روش های هیدروترمال و سولوترمال، رویکردهای خوبی برای ساخت نانوسیم های کبالت هستند، با این وجود، چنین روش هایی به دلیل داشتن درجه حرارت و فشار زیاد، نیاز به تجهیزات مورد نیاز را بالا می برد و طبیعتا سایر روش های کم هزینه تر نیز بررسی می شوند.

در روش های جدید سنتز نانو سیم کبالت از مواد آلی مانند اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول در بیشتر آزمایشات به عنوان حلال استفاده می شود، زیرا آنها به دلیل گرانروی نسبتاً زیاد، می توانند فرآیند پایداری را برای تهیه نانوسیم ها فراهم کنند!

در روش های جدید سنتز نانوسیم های کبالت، واکنش ها به راحتی در حلال های آلی انجام می شوند، که منجر به تبلور زیاد و پراکندگی بالای نانوسیم ها می شود.با این وجود، حلال های آلی به راحتی از محصولات خارج نمی شوند و مهم ترین مشکل این است که آنها سازگار با محیط زیست نیستند.در مقایسه با حلال های آلی، استفاده از آب به عنوان حلالی ارزان تر و راحت تر است و به محیط زیست آسیب کمتری می رساند.

در مطالعه ای که توسط محققان چینی در سال 2016 منتشر شده است، سنتز نانوسیم های کبالت در محلول آبی و تحت یک میدان مغناطیسی خارجی انجام شده است.برخلاف اکثر آزمایش های مرتبط با سنتز نانوسیم های کبالت، که در حلال های آلی در دماها و فشارهای بالا انجام می شده است، در این مطالعه، این ماده از طریق فرایند کاهش شیمیایی در محلول آبی با کمک پلی وینیل پیرولیدون (PVP) به عنوان سورفاکتانت در شرایط متوسط برای اولین بار سنتز شده است!

بر اساس این مقاله، در حالی که یک میدان مغناطیسی خارجی به میزان 40 میلی تسلا اعمال شده است، نانوسیم های کبالت خطی یکنواخت با سطوح نسبتاً صاف و ساختار محکم به دست آمده است و با لایه ای از PVP با قطر متوسط حدود 100 نانومتر پوشش داده شده است!

با مقایسه، ثابت شده است که میدان مغناطیسی خارجی و PVP، تأثیر مهمی در مورفولوژی و اندازه نانوسیم های کبالت سنتز شده دارند. نمونه های تولید شده با این روش، کریستالی هستند و عمدتاً از کبالت و همچنین مقدار کمی پلاتین تشکیل شده اند که در در دمای اتاق، فرومغناطیسی بوده اند.

ابرخازن هایی که امروزه در دسترس تجاری هستند، انرژی را در دو لایه از فاصله نزدیک با بارهای الکتریکی مخالف ذخیره می کنند و نرخ شارژ یا تخلیه سریع و توانایی حفظ میلیون ها چرخه را دارند.محققان برای بهبود عملکرد ابرخازن ها، بر استفاده از انواع الکترودهای مختلف، حتی غشای پوسته تخم مرغ نیز تمرکز کرده اند. آنها بیشتر روی کربن متخلخل، به دلیل داشتن مساحت سطح بالای آن، سازه های قابل تنظیم، رسانایی مناسب و کم هزینه بودن اش نیز متمرکز شده اند.