(Phys.org) —I ricercatori della North Carolina State University hanno dimostrato che le nanofibre di carbonio allineate verticalmente (VACNF) possono essere prodotte utilizzando aria ambiente, rendendo il processo produttivo più sicuro e meno costoso. I VACNF promettono l'uso negli strumenti di consegna dei geni, sensori, batterie e altre tecnologie.

Le tecniche convenzionali per la creazione di VACNF si basano sull'uso di gas di ammoniaca, che è tossico. E mentre il gas di ammoniaca non è costoso, non è gratuito.

"Questa scoperta rende la produzione VACNF più sicura ed economica, perché non è necessario tenere conto dei rischi e dei costi associati al gas di ammoniaca, " dice il dottor Anatoli Melechko, professore associato aggiunto di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e autore senior di un documento sul lavoro. "Ciò aumenta anche la possibilità di far crescere i VACNF su una scala molto più ampia".

Nel metodo più comune per la produzione di VACNF, un substrato rivestito con nanoparticelle di nichel viene posto in una camera a vuoto e riscaldato a 700 gradi Celsius. La camera viene quindi riempita con gas di ammoniaca e acetilene o acetone gas, che contengono carbonio. Quando viene applicata una tensione al substrato e un anodo corrispondente nella camera, il gas è ionizzato. Questo crea plasma che dirige la crescita delle nanofibre. Le nanoparticelle di nichel liberano atomi di carbonio, che iniziano a formare VACNF sotto le nanoparticelle di catalizzatore di nichel. Però, se si forma troppo carbonio sulle nanoparticelle, può accumularsi e ostruire il passaggio degli atomi di carbonio alle nanofibre in crescita.

Il ruolo dell'ammoniaca in questo processo è di impedire al carbonio di formare una crosta sulle nanoparticelle, che impedirebbero la formazione di VACNF.

"Non pensavamo di poter coltivare VACNF senza ammoniaca o idrogeno, " dice Melechko. Ma ci ha provato lo stesso.

Il team di Melechko ha provato la tecnica del vuoto convenzionale, utilizzando gas acetone. Però, hanno sostituito il gas di ammoniaca con l'aria ambiente e ha funzionato. La dimensione, la forma e l'allineamento dei VACNF erano coerenti con i VACNF prodotti utilizzando tecniche convenzionali.

"Lo abbiamo fatto usando la tecnica del vuoto senza ammoniaca, " Melechko dice. "Ma crea la possibilità teorica di coltivare VACNF senza una camera a vuoto. Se è possibile farlo, saresti in grado di creare VACNF su una scala molto più ampia."

Melechko mette in evidenza anche il ruolo di due studenti delle scuole superiori coinvolti nel lavoro:A. Kodumagulla e V. Varanasi, che sono i principali autori del documento. "Questa scoperta non sarebbe avvenuta se non fosse stato per il loro approccio al problema, che era libero da ogni preconcetto, " dice Melechko. "Penso che siano futuri ingegneri dei materiali."

La carta, "Aerosintesi:crescita di nanofibre di carbonio allineate verticalmente con Air DC Plasma, " è pubblicato online in Nanomateriali e nanotecnologie .