Nanotubi di carbonio da poltrona, così chiamato per la disposizione degli atomi che fanno sembrare le loro estremità delle poltrone, sono i più desiderabili tra i ricercatori di nanotubi per le loro proprietà elettriche superiori. Attestazione:Erik Hároz
(Phys.org)—I primi frutti di un'impresa di cooperazione tra gli scienziati della Rice University e il National Institute of Standards and Technology (NIST) sono apparsi in un documento che raccoglie una grande quantità di informazioni per coloro che desiderano utilizzare le proprietà uniche di nanotubi di carbonio metallici.
L'articolo di approfondimento pubblicato di recente sulla rivista della Royal Society of Chemistry Nanoscala raccoglie ricerche sulla separazione e le caratteristiche fondamentali dei nanotubi di carbonio da poltrona, che sono stati di particolare interesse per i ricercatori che cercano di mettere a punto le loro proprietà elettroniche e ottiche.
Questo articolo, disse il fisico del riso Junichiro Kono, fornisce agli scienziati una risorsa preziosa per informazioni dettagliate sui nanotubi di carbonio metallici, soprattutto nanotubi da poltrona. "Fondamentalmente, abbiamo riassunto tutte le nostre scoperte recenti e tutte le informazioni che abbiamo trovato nella letteratura sui nanotubi metallici, insieme a resoconti dettagliati dei metodi di preparazione per campioni di nanotubi arricchiti di metallo, per mostrare alla comunità quanto sappiamo ora di questi metalli unidimensionali, " Egli ha detto.
Come parte del lungo lavoro, il team ha compilato e pubblicato tabelle di statistiche essenziali, comprese le proprietà ottiche, per una varietà di nanotubi metallici. "Forniamo basi teoriche fondamentali e poi mostriamo risultati sperimentali molto dettagliati sulle proprietà uniche dei nanotubi metallici, " Kono ha detto. "Questo documento riassume il tipo di aspetti che vengono compresi, e cosa non lo è, sui processi ottici fondamentali nei nanotubi e renderà più facile per i ricercatori identificare le loro caratteristiche spettroscopiche e le energie di transizione".
Strati di nanotubi assumono colori diversi dopo la separazione tramite ultracentrifugazione in gradiente di densità presso la Rice University. Attestazione:Erik Hároz
I nanotubi sono disponibili in molti gusti, a seconda della loro chiralità. La chiralità è una caratteristica simile agli angoli ai quali un foglio di carta piatto potrebbe allinearsi quando avvolto in un tubo. Taglia il tubo a metà e gli atomi sul bordo aperto si allineeranno a forma di poltrona, uno zigzag o qualche variante. Anche se la loro materia prima è identica - esagoni di carbonio simili a fili di pollo - la chiralità fa la differenza nel modo in cui i nanotubi trasmettono elettricità.
Le poltrone sono le più ambite perché non hanno band gap; gli elettroni scorrono senza resistenza. I cavi realizzati con nanotubi da poltrona hanno il potenziale per spostare l'elettricità su grandi distanze praticamente senza perdite. Ciò li rende il gold standard come elemento di base del cavo quantico della poltrona. Il continuo sviluppo di questo fortissimo, leggero, un cavo ad alta capacità potrebbe migliorare ulteriormente le proprietà record delle fibre multifunzionali di nanotubi di carbonio che sono in fase di sviluppo dal gruppo del Professore di riso Matteo Pasquali.
Un modello molecolare mostra un singolo filamento di DNA (il nastro giallo) avvolto attorno a un nanotubo di carbonio "a poltrona". L'immagine illustra un processo creato dallo scienziato del National Institute of Standards and Technology Ming Zheng per realizzare campioni altamente purificati di nanotubi da poltrona, uno dei numerosi processi descritti in un nuovo articolo su nanoscala dai ricercatori del NIST, Rice University e Laboratorio Nazionale di Los Alamos. Credito:Roxbury, Jagota/NIST
Il nuovo lavoro guidato da Kono e Robert Hauge, un illustre professore di chimica alla Rice, insieme agli scienziati del NIST e del Los Alamos National Laboratory, guarda oltre le proprietà elettriche stabilite della poltrona per dettagliare ulteriormente il loro potenziale per l'elettronica, rilevamento, dispositivi ottici e fotonici.
"Certo, per arrivarci, abbiamo bisogno di campioni davvero buoni, Kono ha detto. "Molte applicazioni si baseranno sulla nostra capacità di separare i nanotubi di carbonio e quindi assemblare strutture ordinate macroscopicamente costituite da nanotubi a singola chiralità. Nessuno può farlo in questo momento".
Quando un lotto di nanotubi esce da una fornace, è un miscuglio di tipi. Ciò rende l'analisi dettagliata delle loro caratteristiche, per non parlare del loro uso pratico, una sfida.
Ma le tecniche sviluppate negli ultimi anni alla Rice e dallo scienziato del NIST Ming Zheng per purificare i nanotubi metallici stanno cominciando a cambiare le cose. Lo studente laureato della Rice, Erik Hároz, ha affermato che recenti esperimenti hanno stabilito "prove inequivocabili" che un processo che lui e Kono stanno usando chiamato ultracentrifugazione a gradiente di densità può arricchire campioni di poltrone. Prendendo le cose oltre, Il metodo di Zheng della cromatografia a scambio ionico basata sul DNA fornisce campioni molto piccoli di nanotubi a poltrona ultrapuri di una singola chiralità.
Rice e NIST stanno ora cercando modi per combinare i metodi per ottenere lotti più grandi di una specifica chiralità da poltrona, disse Kono.
Se qualcuno può realizzare una tale svolta, questi laboratori possono, Egli ha detto. "Il nostro team ha a disposizione i migliori campioni di poltrone possibili grazie a questi due metodi, e di recente abbiamo compiuto progressi significativi nell'aumentare la nostra comprensione delle proprietà dei nanotubi da poltrona, come descritto in questo Nanoscala articolo."
