ساخت دستگاه ریزمجرای دی‌الكتروفورزی برای جداسازی نانولوله‌های كربنی فلزی و نیمه هادی و طبقه بندی آنها به منظور فرآوری نانولوله های كربنی

خلاصه اختراع :

سامانه ریزمجرای دی‌الكتروفورزی به‌منظور جداسازی نانولوله‌های كربنی بر مبنای خواص الكتریكی و طبقه بندی آنها به منظور فراوری نانولوله های كربنی با استفاده از یك میدان الكتریكی غیر یكنواخت طراحی شده است. مبنای این طراحی پاسخ متفاوت مواد به‌دلیل دارا بودن خواص الكتریكی گوناگون در برخورد با یك میدان الكتریكی غیریكنواخت و حركت در دو جهت متفاوت تحت نیرویی موسوم به نیروی دی‌الكتروفورز است. در این شیوه برخلاف روش های رایج چون الكتروفورز، نیازی به باردار بودن ذره نیست و جداسازی تنها به دلیل نیروی ذكر شده روی می دهد. برای جداسازی نانولوله‌های‌كربنی با روش دی‌الكتروفورز، ریزمجرایی با سطح مقطع مستطیل شكل طراحی شده است. بر روی زیرلایه‌ی ریزمجرا، ردیفی از میكروالكترودهای انگشتی درهم با عرض و شكاف برابر قرار می گیرند. سیال به همراه نانولوله‌هایی كه در آن معلق‌اند، وارد مجرا شده و از سوی دیگر خارج می‌شود. ، به دلیل تفاوت در خواص الكتریكی نانولوله های كربنی فلزی و نیمه هادی با عبور سوسپانسون حاوی ذرات از درون مجرا، نانولوله های فلزی بر روی الكترود ها به دام افتاده و نانولوله های نیمه هادی از مجرا خارج می شوند. جنس میكروالكترودها از جنس طلا و زیر لایه از جنس مواد سیلیكونی انتخاب شده است. ابعاد میكروالكترودها متناسب با محاسبات انجام گرفته دارای پهنای mµ 1/5 و طول mµ 10 و فاصله بین الكترودها نیز mµ 1/5 انتخاب شده است. ابعاد دهانه ورودی ریزمجرا نیز 10×100 میكرومتر مربع متناسب با محاسبات مربوط به مسیر حركت محلول حاوی نانولوله‌ها در ریزمجرای دی‌الكتروفورز در نظر گرفته شده است. طول ریزمجرا برای 16 میكروالكترود برابر mµ 50 محاسبه و ضخامت زیرلایه mµ 3 و ضخامت تیغه‌ها mµ 0/5 تخمین زده شده است. همچنین به دلیل تفاوت اندازه نانولوله ها و تاثیر آن بر نیروی دی الكتروفورز وارد شده بر آنها با كنترل شرایط میدان غیر یكنواخت این سامانه قابلیت طبقه بندی نانولوله های فلزی را از نظر ساختاری چون قطر و طول را دارا می باشد بطوریكه با الحاق به یك میكروسكوپ الكترونی با وضوح بالا بعد از خط تولید نانولوله‌های كربنی به عنوان یك مرحله مجزا مورد بهره‌برداری قرار می گیرد و عملیات فراوری را روی محصول تولید شده امكان‌پذیر می سازد بطوریكه محصول نهایی، نانولوله‌هایی با خواص الكتریكی مشخص و و از نظر ابعادی با تنوع محدود می باشد.