Nanotube membrane
نینو ٹیوب میمبرین یا تو ایک واحد، اوپن اینڈڈ نینو ٹیوب (سی این ٹی) ہیں یا نینو ٹیوبز کی ایک صف پر مشتمل ایک فلم ہے جو شہد کی مکھیوں کے خلیوں کی طرح ایک ناقابل تسخیر فلم میٹرکس کی سطح پر عمودی طور پر مبنی ہوتی ہے۔ نینو ٹیوب جھلی کو روایتی، معروف سوراخ دار جھلیوں سے ممتاز کرنے کے لیے یہاں 'ناقابل تسخیر' ضروری ہے۔ سیال اور گیس کے مالیکیول بڑے پیمانے پر جھلی سے گزر سکتے ہیں لیکن صرف نینو ٹیوبز سے گزرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، پانی کے مالیکیول ترتیب شدہ ہائیڈروجن بانڈ بناتے ہیں جو سی این ٹی سے گزرتے ہوئے زنجیروں کی طرح کام کرتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں نینو ٹیوبز اور پانی کے درمیان تقریبا بے رگڑ یا جوہری طور پر ہموار انٹرفیس ہوتا ہے جو ہائیڈروفوبک انٹرفیس کی "سلپ لمبائی" سے متعلق ہوتا ہے۔ سلپ لمبائی جیسی خصوصیات جو سوراخ کی دیواروں کے اندر پانی کے غیر مسلسل رویے کو بیان کرتی ہیں انہیں سادہ ہائیڈروڈائنامک نظاموں میں نظر انداز کیا جاتا ہے اور ہیگن-پوئیسوئل مساوات سے غیر حاضر ہیں۔ مالیکیولر ڈائنامک سمیلیشنز کاربن نینو ٹیوبز کے ذریعے پانی کے مالیکیولز کے بہاؤ کو ہیگن-پوئیسوئل مساوات کی مختلف شکلوں کے ساتھ بہتر طور پر نمایاں کرتے ہیں جو پرچی کی لمبائی کو مدنظر رکھتے ہیں۔ 2000 میں سنگل ٹیوب جھلی (150 این ایم) کے ذریعے پولی سٹیرائن ذرات (60 اور 100 این ایم قطر) کی نقل و حمل کی اطلاع ملی تھی۔ اس کے فورا بعد، کثیر دیواروں اور دو دیواروں والے کاربن نینو ٹیوبز پر مشتمل جامع جھلیوں کو تیار کیا گیا اور ان کا مطالعہ کیا گیا۔ یہ دکھایا گیا کہ پانی جھلی کے گرافٹک نینو ٹیوب کور سے پانچ طول و عرض تک گزر سکتا ہے جو کلاسیکی سیال حرکیات کی پیش گوئی سے زیادہ ہے، ہیگن-پوئیسوئل مساوات کے ذریعے، دونوں ملٹی وال ٹیوبوں (اندرونی قطر 7 این ایم) اور ڈبل وال ٹیوبوں (اندرونی قطر <2 این ایم) کے لیے۔ ہولٹ اور دیگر کے تجربات میں، خالص پانی (~ 1.0020 cP وسکوسٹی) کو دوہری دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز کے تین نمونوں کے ذریعے سلکان نائٹرائڈ میٹرکس میں مختلف جھلی کے بہاؤ اور موٹائی کے ساتھ منتقل کیا گیا تھا۔ ان جھلیوں میں بہتر بہاؤ پایا گیا جو کہ ہیگن-پوئیسوئل مساوات کے حساب سے بغیر پھسلن والے ہائیڈروڈائنامک بہاؤ کی توقع سے تین درجے زیادہ تیز تھا۔ 1-2 این ایم قطر کے سوراخوں والے نینو ٹیوبز کے یہ نتائج تقریبا 10-40 پانی کے مالیکیول فی این ایم 2 فی نینو سیکنڈ سے مطابقت رکھتے ہیں۔ مینک مجومر اور دیگر کے اسی طرح کے ایک تجربے میں، ٹھوس پولی سٹیرائن میں تقریبا 7 این ایم قطر کے نینو ٹیوبز کی سیال کی رفتار کے لیے جانچ کی گئی۔ ان نتائج سے اسی طرح ظاہر ہوا کہ نینو ٹیوبز کے لمبے پھسلنے والے طیارے ہوتے ہیں اور بہاؤ کی شرح روایتی سیال کے بہاؤ کی پیش گوئیوں سے زیادہ تیزی سے چار سے پانچ درجے کی ہوتی ہے۔ یہ مزید دکھایا گیا کہ کاربن نینو ٹیوب جھلی کے ذریعے پانی کے بہاؤ (فلر میٹرکس کے بغیر، اس طرح سی این ٹی کی بیرونی سطح پر بہاؤ) کو برقی کرنٹ کے استعمال کے ذریعے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ بہت سے ممکنہ استعمالوں میں سے ایک جو نینو ٹیوب جھلی کو ایک دن استعمال کیا جا سکتا ہے وہ ہے پانی کا ڈی سیلینیشن۔ مترا اور دیگر۔ (8-14) نے CNT پر مبنی جھلی تیار کرنے میں ایک نئے فن تعمیر کا آغاز کیا۔ یہ طریقہ سوراخوں میں اور جھلی کی سطح پر کاربن نینو ٹیوبز کو متحرک کرکے ایک اعلی جھلی بناتا ہے۔ ان کے کام میں، سی این ٹی کو پولیمرک یا سیرامک جھلیوں میں متحرک کیا جاتا ہے جس کی وجہ سے منفرد جھلی کی ساخت کی نشوونما ہوتی ہے جسے کاربن نینو ٹیوب امبوبلائزڈ جھلی (سی این آئی ایم) کہا جاتا ہے۔ یہ سی این ٹی کو منتشر شکل سے متحرک کرکے حاصل کیا گیا تھا۔ اس طرح کی جھلیاں مضبوط، تھرمل طور پر مستحکم ہوتی ہیں، اور زیادہ سلیکٹیویٹی رکھتی ہیں۔ یہاں مقصد سی این ٹی کو اس طرح متحرک کرنا ہے کہ ان کی سطحیں سولیوٹ کے ساتھ براہ راست تعامل کرنے کے لیے آزاد ہوں۔ اس طریقہ کار سے پیدا ہونے والی جھلی نے مختلف ایپلی کیشنز میں بہاؤ اور انتخاب میں ڈرامائی اضافہ دکھایا ہے، جیسے کہ سمندری پانی کی ڈی سیلینیشن (8,9)، جھلی نکالنے (10)، پانی سے اتار چڑھاؤ والے نامیاتی مادوں کو ہٹانے سے پانی کی صفائی (11) اور پانی کے آلودگیوں کے تجزیے کے لیے مائیکرو اسکیل جھلی نکالنے کے لیے (12-14)۔ 2016 میں، پہلی بار تجارتی پیمانے پر سی این ٹی جھلی کی بڑی شکل متعارف کرائی گئی۔ ابتدائی طور پر یہ جھلیاں فلیٹ شیٹ کی شکل میں تیار کی جاتی تھیں جو پہلے تحقیقی لیبارٹریوں میں بنائی جاتی تھیں، حالانکہ بہت بڑے پیمانے پر۔ 2017 میں، کمپنی نے ایک کھوکھلی فائبر جھلی سی این ٹی جھلی کی ترقی کا اعلان کیا، جس میں نینو ٹیوبز جھلی کی سطح پر ریڈیئل طور پر عمودی طور پر مبنی ہیں، جو کچھ ایسا ہے جو پہلے کبھی حاصل نہیں کیا گیا تھا۔ تمام صورتوں میں، سی این ٹی منفرد سوراخوں کے طور پر کام کرتے ہیں جو جھلی کے پار بڑے پیمانے پر نقل و حمل کو بڑھاتے ہیں، سائز یا کیمیائی وابستگی کی بنیاد پر انتخاب کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ڈی سیلینیشن کے معاملے میں سی این ٹی ہائیڈریٹڈ نمک آئنوں کے سائز کی بنیاد پر نمکیات کی ترسیل کو روکتے یا کم کرتے ہوئے پانی کی نقل و حمل میں اضافہ کرتے ہیں۔ نامیاتی مادوں کو ہٹانے کی صورت میں جیسے کہ پانی کی صفائی، بخارات اور نکالنے میں، سی این ٹی جھلیاں ترجیحی طور پر نامیاتی مادوں میں داخل ہوتی ہیں، جس سے علیحدگی کی اجازت ملتی ہے جو پہلے صرف آستین جیسے طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے ممکن تھی۔ نامیاتی/پانی کی علیحدگی کی ایک مثال پانی سے ایتھنول کی علیحدگی ہے، ایک ایسی ایپلی کیشن جس میں سی این ٹی جھلی ایتھنول کی نقل و حمل کے لیے تقریبا مثالی انتخاب ظاہر کرتی ہے۔ ٹریک ایچڈ جھلی میں نینو پور کی پیمائش 1960 کی دہائی کے آخر میں ٹریک ایچڈ ٹیکنالوجی کی دریافت کے بعد سے، مطلوبہ قطر والی فلٹر جھلیوں نے فوڈ سیفٹی، ماحولیاتی آلودگی، حیاتیات، ادویات، فیول سیل اور کیمسٹری سمیت مختلف شعبوں میں ممکنہ استعمال پایا ہے۔ یہ ٹریک-ایچڈ جھلی عام طور پر ٹریک-ایچنگ طریقہ کار کے ذریعے پولیمر جھلی میں بنائی جاتی ہیں، جس کے دوران پولیمر جھلی کو پہلے بھاری آئن بیم کے ذریعے ٹریک بنانے کے لیے تابکاری کی جاتی ہے اور پھر گیلے ایچنگ کے بعد ٹریک کے ساتھ سلنڈریکل سوراخ یا غیر متناسب سوراخ بنائے جاتے ہیں۔ فلٹر جھلی کی بناوٹ اتنی ہی اہم ہے جتنی کہ جھلی میں سوراخوں کی خصوصیت اور پیمائش۔ اب تک، کچھ طریقے تیار کیے گئے ہیں، جنہیں ان کے استعمال کردہ جسمانی میکانزم کے مطابق درج ذیل زمروں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے: امیجنگ کے طریقے جیسے اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (ایس ای ایم)، ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (ٹی ای ایم)، ایٹمک فورس مائکروسکوپی (اے ایف ایم) ؛ سیال کی نقل و حمل جیسے بلبلا پوائنٹ اور گیس ٹرانسپورٹ ؛ سیال کی جذب جیسے نائٹروجن ایڈسورپشن/ڈیسورپشن (بی ای ایچ)، مرکری پوروسیمیٹری، مائع بخارات کا توازن (بی جے ایچ)، گیس مائع کا توازن (پرموپورومیٹری) اور مائع ٹھوس توازن (تھرموپورومیٹری) ؛ الیکٹرانک کنڈکٹینس ؛ الٹراسونک سپیکٹروسکوپی ؛ حال ہی میں، نینو پور سائز کی پیمائش کے لیے ایک طریقہ کے طور پر لائٹ ٹرانسمیشن تکنیک کے استعمال کی تجویز پیش کی گئی ہے۔ کاربن نینو ٹیوب نینو فلٹریشن نینو فلوئڈکس کاربن نینو ٹیوبوں کی ممکنہ ایپلی کیشنز بھی دیکھیں حوالہ جات 8.: "کاربن نینو ٹیوب خالص پانی کی بیک وقت پیداوار اور دواؤں کے فضلے کو مرتکز کرنے کی میمبرین ڈسٹلشن میں اضافہ"۔ کین گیتہارڈ، اورنتھیڈا سائی-کھو، سومناتھ مترا۔ 90، 239-245،۔ علیحدگی اور صفائی کی ٹیکنالوجی۔ 2012 9::: "کاربن نینو ٹیوب بہتر میمبرین ڈسٹلشن کا استعمال کرتے ہوئے پانی کی ڈی سیلینیشن"۔ کین گیتہارڈ، اورنتھیڈا سائی-کھو، سومناتھ مترا۔ ACS اطلاقی مواد اور انٹرفیس۔ 2011، 3، 110-114۔ 10.::: "کاربن نینو ٹیوب امبوبلائزڈ ہولو فائبر میمبرینز میں بیک وقت اخراج اور ارتکاز"۔ اورنتھیدا سائی کھو اور سومناتھ مترا۔ مقعد۔ کیم۔ 2010، 82 (13)، 5561-5567۔ 11.::: "کاربن نینو ٹیوب امبوبلائزڈ جامع کھوکھلی فائبر میمبرینز پانی سے اتار چڑھاؤ والے نامیاتی مادوں کو ہٹانے کے لیے"۔ اورنتھیدا سائی کھو اور سومناتھ مترا۔ جے۔ فزکس۔ کیم۔ C. 2010، 114,16351-16356۔ 12.::: "کاربن نینو ٹیوبز کی بناوٹ اور خصوصیت متحرک سوراخ دار پولیمرک میمبرینز"۔ اورنتھیدا سائی کھو اور سومناتھ مترا۔ جے۔ مادے۔ کیم۔، 2009، 19 (22)، 3713-3718۔ 13.:: "کاربن نینو ٹیوب میڈیٹڈ مائکرو اسکیل میمبرین ایکسٹریکشن"۔ کے۔ ہیلٹن، وائی۔ چن، ایس۔ مترا، جے۔ کرومیٹوگر۔ A.، 2008، 1211، 43-48۔ 14.:: "کاربن نینو ٹیوب امبوبلائزڈ پولر میمبرینز فار اینہانسڈ ایکسٹریکشن آف پولر اینالائٹس"۔ مدھولینا۔ بھدرا، سومناتھ۔ مترا۔ تجزیہ کار۔ 2012، 137، 4464-4468۔ کاربن نینو ٹیوبز ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز