In due nuovi documenti, I ricercatori della Rice University riferiscono di utilizzare l'ultracentrifugazione (UCF) per creare campioni altamente purificati di specie di nanotubi di carbonio.

Una squadra, guidato dal professore di riso Junichiro Kono e dagli studenti laureati Erik Haroz e William Rice, ha fatto un piccolo ma significativo passo verso il sogno di una rete elettrica nazionale efficiente che dipenda da nanocavi quantistici altamente conduttivi.

L'altro, guidato dal professore di riso Bruce Weisman e dallo studente laureato Saunab Ghosh, ha impiegato l'UCF per preparare lotti strutturalmente ordinati di nanotubi semiconduttori che potrebbero trovare usi critici in medicina ed elettronica.

UCF è quello che sembra:una versione super veloce del processo di centrifuga che i tecnici di laboratorio medico usano per separare le cellule del sangue dal plasma.

Il processo prevede la sospensione di miscele di nanotubi di carbonio a parete singola in combinazioni di liquidi di diversa densità. Quando centrifugato da una centrifuga fino a 250, 000 g - sono 250, 000 volte la forza di gravità:i nanotubi migrano verso i liquidi che corrispondono alle loro particolari densità. Dopo diverse ore nella centrifuga, la provetta diventa un semifreddo colorato con strati di nanotubi purificati. Ogni specie ha le sue caratteristiche elettroniche e ottiche, tutte utili in vario modo.

Il laboratorio di Weisman ha riportato i suoi risultati nell'edizione online di oggi di Nanotecnologia della natura . Weisman è professore di chimica alla Rice.

Il laboratorio di Kono ha recentemente riportato i suoi risultati nell'edizione online di ACS Nano . Kono è un professore di ingegneria elettrica e informatica e professore di fisica e astronomia.

La mancanza di lotti puri di specie di nanotubi "è stato un vero ostacolo nel campo per quasi 20 anni, " ha detto Weisman. Anche se la tecnica UCF non è nuova, Ghosh ha scoperto che un'attenta messa a punto della struttura del gradiente gli ha permesso di ordinare almeno 10 delle numerose specie di nanotubi contenute in un singolo campione prodotto dal processo HiPco creato da Rice.

La ricerca di base è un grande vincitore iniziale, "perché quando puoi ottenere campioni puri di nanotubi, puoi imparare molto di più su di loro, " disse Weisman. "In secondo luogo, alcune applicazioni elettroniche diventano molto più semplici perché il tipo di tubo determina il gap di banda del nanotubo, una proprietà elettronica cruciale." Le applicazioni biomediche possono trarre vantaggio dallo sfruttamento delle proprietà ottiche di tipi specifici di nanotubi.

Nel laboratorio di Kono, i nanotubi metallici sono saliti sulla parte superiore della fiala rotante mentre quasi tutti i nanotubi semiconduttori sono scesi sul fondo. Ciò che ha sorpreso i ricercatori principali Haroz e Rice è stato che quasi tutti i tubi metallici erano SWNT da poltrona, la specie più desiderabile per la produzione di nanofili quantistici. Specie a zigzag e quasi a zigzag, considerato anche metallico, sarebbe anche affondato.

I nanotubi per poltrone sono così chiamati a causa dei loro segmenti terminali a forma di "U". Teoricamente, le poltrone sono i nanotubi più conduttivi, lasciando che gli elettroni si carichino nel mezzo senza nulla che li rallenti.

La composizione della soluzione gradiente ha fatto la differenza nella qualità dei campioni, ha detto Haroz. "Uno dei tensioattivi che stiamo usando, sodio colato, ha una struttura molecolare simile a un nanotubo, fondamentalmente esagoni messi insieme, " ha detto. "Pensiamo che ci sia una corrispondenza tra il colato di sodio e la struttura dei nanotubi, e si lega un po' meglio a una poltrona che a uno zigzag."

Gli ostacoli rimangono nel percorso verso i nanofili quantistici della poltrona che il pioniere della nanotecnologia e il premio Nobel Richard Smalley, Il primo mentore di Haroz alla Rice, morto nel 2005, sentito sarebbe una panacea per molti dei problemi del mondo. Risolvere la distribuzione dell'energia e le soluzioni ad altre sfide:acqua pulita, cibo, problemi ambientali - andranno a posto, lui credeva.

"La fase 1 del progetto nanowire quantistico da poltrona è, "Possiamo prendere delle poltrone?" l'abbiamo fatto, " disse Haroz. "Ora realizziamo strutture macroscopiche, non necessariamente cavi lunghi, ma piccole strutture - per testare la loro conduttività."