Al igual que muchos de nosotros podríamos resignarnos a agitadores de sal obstruidos o al tráfico de la hora pico, aquellos que trabajan para explotar las propiedades especiales de los nanotubos de carbono generalmente se encogen de hombros cuando estos cilindros más pequeños se llenan de agua durante el procesamiento. Pero para los practicantes de nanotubosquienes han alcanzado su umbral de Popeye y "no pueden soportarlo más", el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST ha ideado una estrategia barata, rápida y efectiva que mejora de manera confiable la calidad y la consistencia de los materiales, importante para usarellos efectivamente en aplicaciones como las nuevas tecnologías informáticas.
Para evitar el llenado de los núcleos de los nanotubos de carbono de pared simple con agua u otras sustancias perjudiciales, los investigadores del NIST aconsejan rellenarlos intencionalmente con un químico deseado de propiedades conocidas. Realice este paso antes de separar y dispersar los materiales, generalmente en agua, produce una colección uniformemente uniforme de nanotubos. En cantidad y calidad, los resultados son superiores a los nanotubos llenos de agua, especialmente para aplicaciones ópticas como sensores y fotodetectores.
El enfoque abre una ruta directa para diseñar las propiedades de los nanotubos de carbono de pared simple - láminas enrolladas de átomos de carbono dispuestas como alambres de gallina o panales de miel - con propiedades mejoradas o nuevas.
"Este enfoque es tan fácil, económico y ampliamente útil que no puedo pensar en una razón para no usarlo", dijo el ingeniero químico del NIST Jeffrey Fagan.
En sus experimentos de prueba de concepto, el equipo del NIST insertó más de 20 compuestos diferentes en una variedad de nanotubos de carbono de pared simple con un diámetro interior que varió de más de 2 a aproximadamente 0.5 nanómetros. Dirigido por el investigador visitante JochenCampo, los científicos probaron su estrategia utilizando hidrocarburos llamados alcanos como rellenos.
Los alcanos, que incluyen compuestos tan conocidos como el propano y el butano, sirvieron para que los interiores de los nanotubos no reaccionaran. En otras palabras, los nanotubos llenos de alcanos se comportaron casi como si estuvieran vacíos, precisamente el objetivo de Campo, Fagan y sus colegas..
En comparación con los nanotubos llenos de agua y posiblemente iones, ácidos y otros productos químicos no deseados encontrados durante el procesamiento, los nanotubos vacíos poseen propiedades muy superiores. Por ejemplo, cuando son estimulados por la luz, los nanotubos de carbono vacíos fluorescen mucho más intensamente y con señales más agudas.
Sin embargo, la "ingestión espontánea" de agua u otros solventes por los nanotubos durante el procesamiento es un "fenómeno endémico pero a menudo descuidado con fuertes implicaciones para el desarrollo de aplicaciones de nanotubos", escribió el equipo del NIST en un artículo reciente en Horizontes a nanoescala .
Tal vez debido al costo y al esfuerzo adicionales necesarios para filtrar y recolectar nanotubos, los investigadores tienden a tolerar lotes mixtos de nanotubos de carbono de pared simple sin llenar vacíos y en su mayoría llenos. Separar los nanotubos sin llenar de estas mezclas requiere un costoso equipo de ultracentrifugadora y,incluso entonces, el rendimiento es solo del 10 por ciento, estima Campo.
"Si su objetivo es utilizar nanotubos para circuitos electrónicos, por ejemplo, o para agentes de contraste de imagen fluorescentes contra el cáncer, entonces necesita cantidades mucho mayores de materiales de composición y calidad consistentes", explicó Campo, que estaba explorando estas aplicacionesmientras realizaba una investigación posdoctoral en la Universidad de Amberes: "Esta necesidad particular inspiró el desarrollo del nuevo método de prellenado al hacer la pregunta, ¿podemos poner algún químico pasivo en el nanotubo en lugar de mantener el agua afuera?"
Desde los primeros experimentos simples, la respuesta fue sí. Y los beneficios pueden ser significativos. En los experimentos de fluorescencia, los nanotubos llenos de alcanos emitieron señales dos o tres veces más fuertes que los emitidos por los nanotubos llenos de agua. El rendimiento se acercó al de los vacíos.nanotubos: el estándar de oro para estas comparaciones.
Según lo importante, la estrategia de prellenado desarrollada por NIST es controlable, versátil y se incorpora fácilmente a los métodos existentes para procesar nanotubos de carbono de pared simple, según los investigadores
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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