إن تقنية أو طريقة قوس التفريغ هي من أولى التقنيات استخدامًا في تصنيع وتحضير تركيبات الكربون «الفوليرين»، حيث طوّرت على يد الباحث كرتشمر (Krätschmer) وفريقه. وفي عام 1991 م، استخدمت في إنتاج أول أنبوب من أنابيب النانو الكربونية، وذلك على يد الباحث الياباني إيجيما. ويستخدم في هذه التقنية قطبان من الجرافيت أحدهما يمثل الأنود، والآخر يمثل الكاثود، حيث يوضعان في حيّز مغلق، ويطبق بينهما جهد كهربائي يبلغ 20 فولتا.

وجدير بالذكر أنّ الكاثود يحتوي جزئيا على عدد من المعادن مثل الكوبلت، والنيكل، والحديد، والتي تعمل كمحفزات لعملية الإنتاج، ويملاً في هذه العملية الحيّز المغلق بغاز خامل، ثم يوضع النظام تحت التفريغ، حيث يقرب القطبان من بعضهما على نحو يظهر تكيفهما؛ مما يسمح بحدوث قوس تفريغ كهربائي تتراوح شدة تياره ما بين 50 – 200 أمبير وتصل درجة الحرارة إلى 4000 درجة مئوية، حيث ستؤدي إلى التسامي الجزيئي للكربون على الأنود، ويرسب بعد ذلك ناتج العملية على جدار الحيّز على شكل يشبه شبكة العنكبوت. وهذه التقنية استخدمت في إنتاج أنابيب النانو الكربونية متعددة الجدار. أما اليوم فيمكن – على نحو محدد – إنتاج أنابيب النانو الكربونية أحادية الجدار من نوع كتف الكرسي (Arm chair)، وذلك بالتحكم في الغازات، والمحفزات المضافة. وجدير بالذكر أن نواتج هذه التقنية لا تمثل أنابيب نانو نقية، بل إنّ النواتج قد تحتوي على صيغ أخرى من تركيبات الكربون، مثل الجرافيت، والفوليرين، وبودرة الكربون الناعمة (انظر الشكل رقم 15) ⁽¹⁰⁾.

شكل رقم (15) صورة توضيحية للمفاعل المستخدم في تصنيع أنابيب الكربون النانوي باستخدام القوس الكهربي (24).

___________________________________________

هوامش

(10) www.saudicnt.org Saudi Center for Nanotechnology:

(24) الاسكندراني؛ محمد شريف. تكنولوجيا النانو من اجل غد أفضل. الكويت: عالم المعرفة (ابريل 2010 م).