Michael Blades scuote una piccola bottiglia di liquido e osserva come piccoli granelli neri turbinano intorno. Ogni granello rappresenta un cluster di milioni di nanotubi di carbonio (CNT).

I CNT sono fogli arrotolati di grafene, una delle forme del carbonio. Misurano solo 1 o 2 nanometri di diametro (1 nm equivale a un miliardesimo di metro), variano in lunghezza da 100 nm a diversi centimetri, e vengono in una varietà di strutture.

I CNT hanno molte ottiche uniche, proprietà elettriche e meccaniche che li rendono utili in campo biologico, ambientali e altre applicazioni.

Ma le loro dimensioni li rendono difficili da individuare, esaminare e manipolare.

lame, una laurea magistrale in ingegneria elettrica e fisica, ha lavorato su questo problema la scorsa estate durante uno stage di ricerca con l'Environmental Initiative di Lehigh. Sta continuando il suo studio sui CNT questo autunno con Slava Rotkin, professore associato di fisica.

“I nanotubi di carbonio devono essere posizionati con precisione per funzionare correttamente, "dice Blades. “Il problema è non solo i nanotubi sono molto piccoli, sono anche molto poco collaborativi.”

Alla ricerca della giusta fonte di luce

Prima che i CNT possano essere studiati, i grappoli devono essere separati in modo da poter osservare i singoli tubi. Quindi, la luce è diretta su di loro. Un tubo rivela la sua presenza subendo fotoluminescenza e "incandescente".

Nel suo tirocinio, Blades è stato incaricato di assemblare un microscopio ottico epifluorescente in grado di visualizzare i CNT.

Per prima cosa ha provato una lampada alogena come fonte di luce.

“Quando hai una fonte di luce, l'immagine del filamento è sovrapposta al tuo campione, "dice Blades. "Il brillante schema a nido d'ape a infrarossi emesso dalla lampada era troppo fastidioso per trovare nanotubi relativamente deboli".

Prossimo, è passato a un laser verde, che ha fatto sì che i nanotubi emettessero luce nell'infrarosso.

La luce infrarossa non è visibile ad occhio nudo, così Blades si rivolse a una fotocamera digitale, che ha un dispositivo ad accoppiamento di carica con una sensibilità alla lunghezza d'onda maggiore di quella dell'occhio umano.

Rimozione del filtro a infrarossi da una webcam, lo puntò su perline che erano state colorate con un colorante fluorescente a infrarossi. Era sulla strada giusta:le perline erano visibili.

Ma quando ha usato la webcam per vedere il bagliore fluorescente dei CNT, questo non ha funzionato perché la portata dei sensori a infrarossi era insufficiente.

Un nuovo ruolo per una vecchia macchina fotografica

La soluzione si è rivelata di casa.

"Avevo questa vecchia videocamera [Sony] con una modalità a infrarossi chiamata 'scatto notturno, '", dice Blades. "Ha una gamma che si estende fino a 200 nm nell'infrarosso rispetto a una normale fotocamera".

Dopo aver testato la fotocamera con il microscopio, ha visto la fluorescenza del CNT "senza dubbio".

Ma ci sono ancora sfide.

“Molte cose diventano fluorescenti quando le illumini intensamente, "dice Lame, compresa la polvere e persino il tavolino del microscopio su cui vengono posti i campioni. Le vibrazioni possono far tremare il palco, spostamento del campione. Anche, la sorgente luminosa appare più fioca con determinate soluzioni. Le lame non sono ancora in grado di identificare i singoli tubi, ma sta lavorando per eliminare le variabili.

Rotkin elogia Blades per la sua creatività.

“Michael è estremamente inventivo, "dice. “Ci sono stati ostacoli, ma li circondò con soluzioni insolite”.

“È stato molto divertente farlo, "dice Blades. "Mi piace sporcarmi le mani".