(Phys.org) —Un vecchio, un po' superato, il trucco utilizzato per purificare i campioni di proteine ​​in base alla loro affinità per l'acqua ha trovato nuovi fan al National Institute of Standards and Technology, dove gli scienziati dei materiali lo stanno usando per dividere soluzioni di nanotubi di carbonio, separare i nanotubi metallici dai semiconduttori. Dicono che è un digiuno, modo semplice ed economico per produrre campioni di elevata purezza di nanotubi di carbonio da utilizzare nell'elettronica su nanoscala e in molte altre applicazioni.

I nanotubi di carbonio sono formati da fogli arrotolati di atomi di carbonio disposti in uno schema esagonale che ricorda il filo di pollo. Una delle straordinarie caratteristiche dei nanotubi è che, a seconda di come si arrotola il foglio, una qualità chiamata chiralità, il tubo risultante può comportarsi sia come un semiconduttore, con varie proprietà, o come un metallo, con conduttanza elettrica fino a 10 volte migliore del rame. Un grosso problema nella creazione di elettronica commercialmente valida basata su nanotubi è la capacità di selezionare in modo efficiente il tipo desiderato.

Pensando a come farlo, afferma il ricercatore del NIST Constantine Khripin, ha sollevato l'argomento dei biochimici e della cosiddetta "estrazione liquida a due fasi". "I biologi lo hanno usato per separare le proteine, anche virus, "dice Cripin, "È una vecchia tecnica, era popolare negli anni '70, ma poi l'HPLC [cromatografia liquida ad alte prestazioni] ha sostituito molte di queste tecniche." Le persone usano l'HPLC anche per partizionare i nanotubi di carbonio, lui dice, ma ha meno successo. HPLC divide le cose sfruttando le differenze nella mobilità delle molecole desiderate mentre viaggiano su piccole colonne cariche di minuscole sfere, ma i nanotubi di carbonio tendono ad attaccarsi alle sfere, riducendo la resa ed eventualmente intasando l'attrezzatura.

Il concetto di estrazione liquida è relativamente semplice. Fai una miscela in acqua di due polimeri che hai selezionato per essere solo leggermente diversi nella loro "idrofobicità, " o tendenza a mischiarsi con l'acqua. Aggiungi il tuo campione di materiale da separare, mescolare energicamente e attendere. Le soluzioni polimeriche si separeranno gradualmente in due porzioni distinte o "fasi, " quello più leggero in alto. E porteranno con sé quelle molecole nel tuo campione che condividono un grado simile di idrofobicità.

Si scopre che questo funziona abbastanza bene con i nanotubi a causa delle differenze nella loro struttura elettronica:le forme dei semiconduttori, Per esempio, sono più idrofobe delle forme metalliche. non è perfetto, Certo, ma alcune separazioni sequenziali finiscono con un campione in cui le forme indesiderate sono essenzialmente non rilevabili.

Essere onesti. Non è così facile. "No, " concorda, Cripin, "La gente ha provato questo prima e non ha funzionato. La svolta è stata rendersi conto che è necessaria una differenza molto sottile tra le due fasi. La differenza di idrofobia tra i nanotubi è minuscola, minuscolo, minuscolo." Ma puoi progettarlo con un'attenta aggiunta di sali e tensioattivi.

"Questa tecnica utilizza alcune fiale e una centrifuga da banco del valore di un paio di centinaia di dollari, e ci vuole meno di un minuto, " osserva il membro del team Jeffrey Fagan. "Le altre tecniche utilizzate dalle persone richiedono un HPLC dell'ordine di $ 50, 000 e le rese sono relativamente basse, o un'ultracentrifuga che impiega dalle 12 alle 20 ore per separare i diversi metalli dai semiconduttori, ed è difficile e ingombrante."

"Il progetto di metrologia dei nanotubi al NIST esiste da parecchi anni, ", afferma il membro senior del team Ming Zheng. "È stato un nostro interesse costante sviluppare nuovi modi per separare i nanotubi, modi più economici, che l'industria può utilizzare nello sviluppo della nanoelettronica e di altre applicazioni. Pensiamo davvero di avere un metodo qui che si adatta a tutti i criteri che le persone stanno cercando. È facile, è scalabile, è ad alta risoluzione, tutti i buoni attributi messi insieme."