Lo spazio interno dei nanotubi di carbonio può fungere da modello per la sintesi di catene di carbonio simili a nanodiamanti. Come team di scienziati dal Giappone, Germania, e il rapporto degli Stati Uniti sulla rivista Angewandte Chemie , questo approccio alla polimerizzazione basata su modelli apre la strada alla progettazione di nuovi nanomateriali unidimensionali.
I materiali nanodimensionati come i nanofili offrono proprietà uniche completamente distinte da quelle dei materiali sfusi. Però, le nanostrutture unidimensionali sono difficili da sintetizzare. In una cooperazione internazionale, Hisanori Shinohara dell'Università di Nagoya in Giappone e i suoi colleghi hanno sviluppato un metodo che utilizza i nanotubi di carbonio come recipiente di reazione per la polimerizzazione modellata di nanomateriali a catena lineare. L'idea era che durante la polimerizzazione, le piccole molecole precursori adotterebbero naturalmente la struttura unidimensionale dei tubi solo se il loro diametro interno è sufficientemente piccolo. Diametri maggiori offrirebbero troppo spazio per cui la polimerizzazione potrebbe terminare o diventare incontrollata. Utilizzando questo metodo, Shinohara ei suoi colleghi sono stati in grado di sintetizzare una struttura polimerica unidimensionale in nanodiamante mediante una tecnica di ricottura relativamente semplice. Descrivono il loro approccio:"L'attuale approccio basato su modelli per la sintesi di polimeri diamantati a catena lineare è completamente diverso dagli approcci chimici convenzionali".
Gli scienziati hanno usato diamantano, una struttura a gabbia di 10 carbonio, come molecola precursore e elemento costitutivo per la polimerizzazione. Questa molecola è stata bromurata su entrambi i lati in modo che, dopo l'aggiunta di nanoparticelle di ferro, il bromo verrebbe estratto e si formerebbe un diradicale. In una normale reazione di polimerizzazione chimica, i radicali formati astraerebbero idrogeno per reazioni di terminazione, ma:"Con nostra grande sorpresa, i radicali sono persistenti e ricombinati tra loro all'interno dei nanotubi di carbonio, " scrivono gli autori. E:"A seconda del diametro interno dei nanotubi di carbonio, le specie inserite possono essere trasformate nei polimeri a catena lineare o in carbonio amorfo." Di conseguenza, le strutture formate nei tubi di 1 nm erano una catena polimerica di nanodiamanti, che potrebbe essere visualizzato in modo impressionante al microscopio elettronico.
Per dirla in modo più colloquiale, i nanotubi di carbonio formati riempiti con il polimero nanodiamondoide sembrano maccheroni ripieni di spaghetti. Per estrarre il polimero interno, è possibile applicare una sonicazione/estrazione in fase di soluzione, le relazioni del gruppo Il grande vantaggio del nuovo metodo è la semplicità e la specificità della formazione della catena polimerica nanostrutturata unidimensionale. Questa tecnica attirerà sicuramente l'attenzione degli scienziati dei materiali.
