Le nanofibre di carbonio promettono tecnologie che vanno dai dispositivi di imaging medico a precisi strumenti di misurazione scientifica, ma il tempo e la spesa associati alla creazione uniforme di nanofibre delle dimensioni corrette sono stati un ostacolo, fino ad ora. Un nuovo studio della North Carolina State University dimostra un metodo migliorato per creare nanofibre di carbonio di dimensioni specifiche, oltre a spiegare la scienza dietro il metodo.

"Le nanofibre di carbonio hanno una miriade di potenziali applicazioni, ma la loro utilità è influenzata dal loro diametro - e il controllo del diametro delle nanofibre è stato storicamente costoso e lungo, " dice il dottor Anatoli Melechko, un professore associato di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e coautore di un articolo che descrive lo studio.

Nello specifico, i ricercatori hanno dimostrato che le nanoparticelle di nichel rivestite con un guscio di ligando possono essere utilizzate per far crescere nanofibre di carbonio di diametro uniforme. I ligandi sono piccole molecole organiche che hanno gruppi funzionali (parti della molecola) che si legano direttamente ai metalli. Le nanoparticelle di nichel sono di particolare interesse perché, a temperature elevate, possono fungere da catalizzatori per la crescita di nanofibre di carbonio.

"Ciò che abbiamo imparato è che il guscio del ligando, che è composto da triottilfosfina, subisce cambiamenti chimici ad alte temperature - trasformandosi gradualmente in un guscio simile alla grafite, "dice il dottor Joe Tracy, un co-autore della carta e assistente professore di scienza dei materiali e ingegneria presso NC State. "Questi gusci "di grafite" impediscono alle nanoparticelle di nichel di raggrupparsi insieme a temperature elevate, che è un problema per le applicazioni ad alta temperatura che coinvolgono nanoparticelle."

L'utilizzo di nanoparticelle per coltivare nanofibre è utile, perché le fibre tendono ad avere lo stesso diametro delle nanoparticelle da cui crescono. Se hai bisogno di nanofibre con un diametro di 20 nanometri (nm), useresti semplicemente nanoparticelle che hanno un diametro di 20 nm come catalizzatore.

"Questo è il motivo per cui è importante controllare il diametro delle nanoparticelle. Se iniziano a raggrupparsi ad alte temperature, finisci per coltivare nanofibre di molti tipi diversi, dimensioni maggiori, " Melechko dice. "Questa ricerca ci dà una migliore comprensione fondamentale della relazione tra le nanoparticelle di nichel, ligandi e sintesi di nanofibre di carbonio".

L'utilizzo di nanoparticelle per far crescere le nanofibre ha un altro vantaggio:consente di definire dove crescono le nanofibre e come sono disposte. Se hai bisogno che le nanofibre crescano secondo uno schema specifico, disporresti le nanoparticelle in quel modello prima di far crescere le fibre.