Los nanotubos de nitruro de boro están preparados para convertirse en bloques de construcción efectivos para materiales compuestos y polímeros de próxima generación basados en un nuevo descubrimiento en la Universidad de Rice, y en uno anterior.
Los científicos de conocido por nano Rice han encontrado una manera de mejorar una clase única de nanotubos utilizando un proceso químico pionero en la universidad. El laboratorio de Rice del químico Angel Martí aprovechó el proceso de reacción de Billups-Birch para mejorar el nitruro de boronanotubos
El trabajo se describe en la revista American Chemical Society Materiales nano aplicados por ACS .
Los nanotubos de nitruro de boro, como sus primos de carbono, son láminas enrolladas de matrices hexagonales. A diferencia de los nanotubos de carbono, son híbridos eléctricamente aislantes hechos de átomos alternos de nitrógeno y boro.
Los nanotubos aislantes que se pueden funcionalizar serán un elemento valioso para los proyectos de nanoingeniería, dijo Martí. "Los nanotubos de carbono tienen propiedades sobresalientes, pero solo se pueden obtener en tipos semiconductores o conductores metálicos", dijo. "Los nanotubos de nitruro de boro sonmateriales complementarios que pueden llenar ese vacío "
Hasta ahora, estos nanotubos han resistido firmemente la funcionalización, la "decoración" de estructuras con aditivos químicos que les permite personalizarse para las aplicaciones. Las mismas propiedades que dan resistencia y estabilidad a los nanotubos de nitruro de boro, especialmente a altas temperaturas, también los hacendifícil de modificar para su uso en la producción de materiales avanzados.
Pero la reacción de Billups-Birch desarrollada por el Profesor Emérito de Química Rice, Edward Billups, que libera electrones para unirse con otros átomos, permitió a Martí y al autor principal Carlos de los Reyes dar a los nanotubos de nitruro de boro eléctricamente inertes una carga negativa.
Eso, a su vez, los abrió a la funcionalización con otras moléculas pequeñas, incluidas las cadenas de carbono alifáticas.
"Funcionalizar los nanotubos modifica o ajusta sus propiedades", dijo Martí. "Cuando están prístinos, son dispersables en agua, pero una vez que conectamos estas cadenas de alquilo, son extremadamente hidrófobas evitan el agua. Entonces, si ustedpóngalos en solventes muy hidrofóbicos como aquellos con hidrocarburos de cadena larga, son más dispersables que su forma prístina.
"Esto nos permite ajustar las propiedades de los nanotubos y facilitará dar el siguiente paso hacia los compuestos", dijo. "Para eso, los materiales deben ser compatibles".
Después de descubrir el fenómeno, de los Reyes pasó meses tratando de reproducirlo de manera confiable. "Hubo un período en el que tuve que reaccionar todos los días para lograr la reproducibilidad", dijo. Pero eso resultó ser una ventaja,ya que el proceso solo requirió aproximadamente un día de principio a fin. "Esa es la ventaja sobre otros procesos para funcionalizar los nanotubos de carbono. Hay algunos que son muy efectivos, pero pueden tomar algunos días".
El proceso comienza con la adición de gas de amoníaco puro a los nanotubos y el enfriamiento a -70 grados Celsius -94 grados Fahrenheit ". Cuando se combina con sodio, litio o potasio, usamos litio, crea un mar deelectrones ", dijo Martí." Cuando el litio se disuelve en el amoníaco, expulsa los electrones ".
Los electrones liberados se unen rápidamente con los nanotubos y proporcionan ganchos para otras moléculas. De los Reyes mejoró Billups-Birch cuando descubrió que agregar las cadenas de alquilo lentamente, en lugar de hacerlo todo a la vez, mejoraba su capacidad para unirse.
Los investigadores también descubrieron que el proceso es reversible. A diferencia de los nanotubos de carbono que se queman, los nanotubos de nitruro de boro pueden resistir el calor. Colocar tubos de nitruro de boro funcionalizados en un horno a 600 grados Celsius 1,112 grados Fahrenheit los despojó de las moléculas añadidas ylos devolvió a su estado casi inmaculado.
"Lo llamamos desfuncionalización", dijo Martí. "Puede funcionalizarlos para una aplicación y luego eliminar los grupos químicos para recuperar el material prístino. Eso es algo más que trae el material que es un poco diferente".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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