(PhysOrg.com) -- Il National Institute of Standards and Technology (NIST) ha emesso il primo materiale di riferimento al mondo per la fuliggine di nanotubi di carbonio a parete singola. Distantemente imparentato con la fuliggine nel tuo caminetto o nella fiamma di una candela, la fuliggine carica di nanotubi è la principale fonte industriale di nanotubi di carbonio a parete singola, forse l'archetipo di tutti i materiali su scala nanometrica. Il nuovo materiale del NIST offre alle aziende e ai ricercatori una fonte assolutamente necessaria di fuliggine di nanotubi di carbonio uniforme e ben caratterizzata per il confronto dei materiali, nonché analisi chimiche e di tossicità.

Con pareti di carbonio spesse solo un atomo e che sembrano un foglio di filo di pollo arricciato in un cilindro, i nanotubi di carbonio a parete singola sono una delle numerose famiglie di materiali di carbonio puro che, a causa della loro dimensione su scala nanometrica, hanno proprietà speciali. “Nanotubi di carbonio a parete singola, ” afferma Jeffery Fagan, ingegnere chimico del NIST, “hanno un'ottica squisita, meccanico, proprietà termiche ed elettroniche, e a causa della loro piccola larghezza ma lunghe lunghezze, pensa a qualcosa come un lungo pezzo di capelli ma 10, 000 volte più sottile:lo sviluppo completo di questi materiali dovrebbe consentire un più leggero, materiali più resistenti, oltre a migliorare molte tecnologie, dai sensori all'elettronica e alle batterie”.

Sfortunatamente, i nanotubi sono difficili da produrre senza impurità significative o in grandi quantità. Nanotubi a parete singola, in particolare, sono noti per la loro qualità relativamente bassa e la variabilità da lotto a lotto. In genere vengono prodotti in processi complessi utilizzando piccole particelle di catalizzatori metallici che promuovono la crescita dei nanotubi. Il materiale risultante, spesso una polvere non dissimile dalla fuliggine che troveresti nel tuo caminetto, ha spesso contenuto grandi quantità di impurità, come altre forme di carbonio, e talvolta livelli significativi di catalizzatori.

"Uno dei problemi affrontati da questo materiale di riferimento è che non esiste un lotto omogeneo che le persone possono acquistare per eseguire misurazioni comparative, "dice Fagan. “Anche da lotto a lotto, campioni di polvere di nanotubi di carbonio grezzo sono variati così tanto che non c'è consistenza interlaboratorio. E questo è particolarmente un problema per i confronti come le misurazioni della tossicità. Se hai acquistato nanotubi di carbonio, eri praticamente sicuro che il tuo campione potesse essere così diverso dai campioni di chiunque altro che le tue misurazioni potrebbero essere specifiche per qualche difetto del tuo materiale, o che altri potrebbero non essere in grado di riprodurre ciò che stavi facendo".

Per affrontare questi problemi, un team di ricerca multidisciplinare del NIST ha lavorato per sviluppare la metrologia necessaria per misurazioni quantitative di nanotubi di carbonio a parete singola attraverso un approccio a tre punte:misurazione di base e scienza della separazione, protocolli e standard documentali attraverso organismi internazionali di normalizzazione, e ora materiali di riferimento certificati.

Il nuovo prodotto NIST, Materiale di riferimento standard (SRM) 2483, “Nanotubi di carbonio a parete singola (fuliggine grezza), ” affronterà direttamente la questione della comparabilità. È forse la più grande offerta al mondo di prodotti omogenei, analizzato chimicamente, fuliggine di nanotubi di carbonio dove è assicurata l'uniformità dei campioni da unità a unità. Ogni unità di SRM 2483, una fiala di vetro contenente 250 milligrammi di fuliggine, è certificato dal NIST per i valori della frazione di massa di alcuni comuni contaminanti:bario, cerio, cloro, cobalto, disprosio, europio, gadolinio, lantanio, molibdeno e samario. Valori di riferimento (valori ritenuti accurati, ma non salendo al livello di confidenza che il NIST certifica) sono previsti altri sette elementi.

Il NIST fornisce anche dati di riferimento aggiuntivi utili per l'analisi dei nanotubi, compresi i dati gravimetrici termici e Raman, così come i valori informativi per gli spettri di assorbanza ultravioletto-visibile-vicino-infrarosso, spettri di fluorescenza nel vicino infrarosso, Spettri di diffusione Raman e immagini al microscopio elettronico a scansione. Con questi insiemi di informazioni, gli acquirenti del materiale dovrebbero essere in grado di confrontare i loro risultati con i valori NIST e con quelli dei fornitori o dopo la lavorazione, garantendo un punto di confronto coerente.

Unità singole di SRM 2483, “Nanotubi di carbonio a parete singola (fuliggine grezza), ” sono disponibili nel programma dei materiali di riferimento standard del NIST all'indirizzo www.nist.gov/srm/ . Vedere www-s.nist.gov/srmors/view_detail.cfm?srm=2483 per i dettagli.

I materiali di riferimento standard sono tra i prodotti più diffusi e utilizzati dal NIST. L'agenzia prepara, analizza e distribuisce più di mille materiali diversi che vengono utilizzati in tutto il mondo per verificare l'accuratezza degli strumenti e delle procedure di prova utilizzate nella produzione, chimica clinica, monitoraggio ambientale, elettronica, forense criminale e dozzine di altri campi.