Carbon nanocone
کاربن نینوکون مخروطی ڈھانچے ہوتے ہیں جو بنیادی طور پر کاربن سے بنے ہوتے ہیں اور جن کی کم از کم ایک جہت ایک مائکرو میٹر یا اس سے چھوٹی ہوتی ہے۔ نینوکونز کی اونچائی اور بنیادی قطر ایک ہی ترتیب کے ہوتے ہیں۔ یہ انہیں ٹپڈ نینو وایرز سے ممتاز کرتا ہے جو ان کے قطر سے بہت زیادہ لمبے ہوتے ہیں۔ نینوکون قدرتی گریفائٹ کی سطح پر پائے جاتے ہیں۔ ہالو کاربن نینوکونز کو پلازما مشعل کے ساتھ ہائیڈرو کاربن کو سڑ کر بھی تیار کیا جا سکتا ہے۔ الیکٹران خوردبین سے پتہ چلتا ہے کہ شنک کا افتتاحی زاویہ (چوٹی) من مانی نہیں ہے، لیکن اس کی ترجیحی اقدار تقریبا 20°، 40°، اور 60° ہیں۔ اس مشاہدے کی وضاحت لپٹی ہوئی گرافین شیٹس پر مشتمل شنک دیوار کے ایک ماڈل کے ذریعے کی گئی تھی، جہاں ہموار کنکشن کے لیے ہندسی ضرورت قدرتی طور پر نیم مجرد کردار اور شنک زاویہ کی مطلق اقدار کا سبب بنتی ہے۔ ایک متعلقہ کاربن نینوفارم واحد دیوار والا کاربن نینو ہارن ہے جو عام طور پر سائز میں 80-100 nm کے مجموعے بناتا ہے۔ آزاد کھڑے کھوکھلی شنک کی تاریخ اور ترکیب کاربن نینوکون ایک صنعتی عمل میں تیار ہوتے ہیں جو ہائیڈرو کاربن کو کاربن اور ہائیڈروجن میں تحلیل کرتے ہیں جس میں پلازما مشعل کا درجہ حرارت 2000 ڈگری سیلسیس سے زیادہ ہوتا ہے۔ اس طریقہ کو اکثر کویرنر کاربن بلیک اینڈ ہائیڈروجن پروسیس (سی بی ایچ) کہا جاتا ہے اور یہ نسبتا "اخراج سے پاک" ہے، یعنی ہوا کے آلودگیوں کی کافی کم مقدار پیدا کرتا ہے۔ بعض، بہتر اور پیٹنٹ شدہ حالات میں، ٹھوس کاربن آؤٹ پٹ تقریبا 20 فیصد کاربن نینوکونز، 70 فیصد فلیٹ کاربن ڈسکس اور 10 فیصد کاربن بلیک پر مشتمل ہوتا ہے۔ ہائیڈرو کاربن کی پلازما کی مدد سے سڑنا طویل عرصے سے جانا جاتا ہے اور اس کا اطلاق ہوتا ہے، مثال کے طور پر، کاربن فلرینز کی پیداوار کے لیے۔ یہاں تک کہ اگر بہتر نہیں کیا گیا ہے، تو یہ کاربن نینوکون کی تھوڑی مقدار پیدا کرتا ہے، جس کا براہ راست مشاہدہ 1994 میں پہلے ہی ایک الیکٹران خوردبین سے کیا گیا تھا، اور ان کی جوہری ساخت کو نظریاتی طور پر اسی سال ماڈل کیا گیا تھا۔ ماڈلنگ کھلے کاربن شنک کو لپٹی ہوئی گرافین شیٹ کے طور پر بنایا جا سکتا ہے۔ تناؤ سے پاک، بغیر کسی رکاوٹ کے لپیٹنے کے لیے، کسی شعبے کو شیٹ سے کاٹنا پڑتا ہے۔ اس سیکٹر کا زاویہ n × 60° ہونا چاہیے، جہاں n = 1،.، 5 ہے۔ لہذا، نتیجے میں شنک زاویہ میں صرف کچھ مخصوص، مجرد اقدار ہونی چاہئیں α = 2 آرکسن (1−n/6) = 112.9 °، 83.6 °، 60.0 °، 38.9 °، اور n = 1،., 5 کے لیے 19.2 °، بالترتیب۔ گرافین شیٹ مکمل طور پر کاربن ہیکساگون پر مشتمل ہوتی ہے جو مسلسل شنک ٹوپی نہیں بنا سکتی۔ جیسا کہ فلرینز میں، مڑے ہوئے شنک کی نوک بنانے کے لیے پینٹاگونز کو شامل کرنا پڑتا ہے، اور ان کی تعداد اسی کے مطابق n = 1،.، 5 ہے۔ مشاہدہ الیکٹران خوردبین مشاہدات مجرد شنک زاویوں کے ماڈل کی پیش گوئی کی تصدیق کرتے ہیں۔ تاہم دو تجرباتی نمونوں پر غور کیا جانا چاہیے: (i) الیکٹران بیم کے تحت ناقص طور پر چلنے والے کاربن کے نمونوں کو چارج کرنا، جو تصاویر کو دھندلا دیتا ہے اور (ii) کہ ایک مقررہ نمونے کے جھکاؤ پر الیکٹران مائکروسکوپی کے مشاہدات سے صرف دو جہتی پروجیکشن حاصل ہوتا ہے جبکہ تھری ڈی شکل درکار ہوتی ہے۔ شنک کو چند نینو میٹر موٹائی کی دھات کی پرت سے لپیٹ کر پہلی رکاوٹ پر قابو پایا جاتا ہے۔ دوسرا مسئلہ ہندسی شکل کے تجزیے کے ذریعے حل کیا جاتا ہے۔ شنک کی تعداد پر اہم اعداد و شمار کے ساتھ مل کر، یہ نیم مجرد چوٹی کے زاویہ پیدا کرتا ہے۔ پیمائش کی محدود درستگی اور اس کی لمبائی کے ساتھ شنک کی موٹائی میں معمولی تغیر کی وجہ سے ان کی اقدار پیشن گوئی سے تقریبا 10 فیصد ہٹ جاتی ہیں۔ شنک کی دیوار کی موٹائی کی مطلق قیمت 10 اور 30 این ایم کے درمیان ہوتی ہے، لیکن کچھ نینوکونز کے لیے یہ 80 این ایم تک بڑی ہو سکتی ہے۔ شنک کی دیواروں کی ساخت کو واضح کرنے کے لیے، مختلف شنک سمتوں پر الیکٹران ڈفریکشن پیٹرن ریکارڈ کیے گئے۔ ان کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ دیواروں میں بے ساختہ کاربن سے ڈھکے ہوئے آرڈر شدہ مواد کا 10-30% موجود ہے۔ ہائی ریزولوشن الیکٹران مائکروسکوپی سے پتہ چلتا ہے کہ ترتیب شدہ مرحلہ گرافین کی تقریبا متوازی تہوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ تقریبا 2700 ڈگری سیلسیس درجہ حرارت پر شنک کو اینیل کرکے بے ساختہ حصے کو اچھی طرح سے ترتیب شدہ گریفائٹ میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ سی بی ایچ عمل سے پیدا ہونے والے کھلے کاربن نینوکون کی قابل ذکر خصوصیت ان کی تقریبا مثالی شکل ہے، جس میں سیدھی دیواریں اور سرکلر بیس ہوتے ہیں۔ غیر مثالی شنک بھی مشاہدہ کیے جاتے ہیں، لیکن یہ مستثنیات ہیں۔ اس طرح کا ایک انحراف "ڈبل" شنک تھا، جو ایسا لگتا تھا جیسے کوئی شنک اس کی نوک سے کسی خاص چوٹی کے زاویے سے بڑھنے لگا ہو (جیسے۔ 84°)، لیکن پھر اچانک اوپری زاویہ بدل گیا (مثال کے طور پر۔ 39° تک) اس کی سطح پر ایک ہی نقطہ پر، اس طرح شنک کے مشاہدہ شدہ کراس سیکشن میں وقفہ پیدا ہوتا ہے۔ ایک اور بے ضابطگی شنک تھی جس کی چوٹی ایک نقطہ سے لائن کے حصے تک پھیلی ہوئی تھی، جیسا کہ توسیعی کافی فلٹر میں (چپٹی شکل تصویر میں دکھائی گئی ہے)۔ قدرتی طور پر پائے جانے والے گریفائٹ کی سطح پر 1968 یا اس سے بھی پہلے دیگر شنک کاربن شنک بھی دیکھے گئے ہیں۔ ان کے اڈے گریفائٹ سے منسلک ہوتے ہیں اور ان کی اونچائی 1 اور 40 مائکرو میٹر سے کم ہوتی ہے۔ ان کی دیواریں اکثر مڑے ہوئے ہوتے ہیں اور لیبارٹری سے بنے نینوکونز کے مقابلے میں کم باقاعدہ ہوتے ہیں۔ ان کے اوپری زاویے کی تقسیم بھی 60° پر ایک مضبوط خصوصیت ظاہر کرتی ہے، لیکن دیگر متوقع چوٹیاں، 20° اور 40° پر، بہت کمزور ہیں اور بڑے زاویے کے لیے تقسیم کسی حد تک وسیع ہے۔ یہ فرق قدرتی شنک کی مختلف دیوار کی ساخت سے منسوب ہے۔ وہ دیواریں نسبتا بے قاعدہ ہوتی ہیں اور ان میں متعدد لکیر کے نقائص (مثبت پچر کے جھکاؤ) ہوتے ہیں۔ یہ ایک ہموار شنک کے لیے کونیی ضرورت کو توڑ دیتا ہے اور اس وجہ سے کونیی تقسیم کو وسیع کرتا ہے۔ ممکنہ ایپلی کیشنز کاربن نینوکونز کو الٹرا فائن سونے کی سوئیوں کو ڈھکنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ اس طرح کی سوئیاں اپنے اعلی کیمیائی استحکام اور برقی چالکتا کی وجہ سے اسکیننگ پروب مائکروسکوپی میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں، لیکن سونے کی زیادہ پلاسٹکیت کی وجہ سے ان کے ٹپس میکانی لباس کا شکار ہوتے ہیں۔ ایک پتلی کاربن ٹوپی شامل کرنے سے ٹپ کو اس کی دیگر خصوصیات کی قربانی کے بغیر میکانکی طور پر مستحکم کیا جاتا ہے۔ حوالہ جات کاربن نینو ذرات