Un romanzo, a forma di vaso, nanomateriale di carbonio sviluppato dai ricercatori dell'Università di Kumamoto, Il Giappone è molte volte più profondo di qualsiasi nanostruttura cava di carbonio prodotta in precedenza. Questa caratteristica unica consente al materiale di rilasciare gradualmente le sostanze contenute all'interno e dovrebbe essere vantaggioso in applicazioni come i sistemi di somministrazione di farmaci.

Il carbonio è un elemento leggero, abbondante, ha un forte potere vincolante, ed ecologico. Si prevede che la gamma di materiali a base di carbonio si diffonderà maggiormente nella società ecocompatibile del futuro. Recentemente, sono stati sviluppati materiali di carbonio di dimensioni nanometriche (un miliardesimo di metro) con lunghezze, larghezze, o altezze inferiori a 100 nm. Questi materiali assumono forme estreme come sostanze a grana minuscola, sostanze laminari sottili, e sottili sostanze fibrose. Esempio di questi nuovi materiali sono i fullereni, che sono molecole di carbonio a forma di gabbia cava; nanotubi di carbonio, nanostrutture cilindriche di molecole di carbonio; e grafene, strati spessi un atomo di molecole di carbonio.

Perché sono necessarie queste minuscole sostanze? Una ragione è che le reazioni con altri materiali possono essere molto più grandi se una sostanza ha un'area superficiale maggiore. Quando si utilizzano nanomateriali al posto dei materiali esistenti, è possibile modificare significativamente la superficie senza modificare peso e volume, migliorando così sia le dimensioni che le prestazioni. Lo sviluppo di nanomateriali di carbonio ha fornito nuovi materiali nanostrutturati con forme e caratteristiche che superano i materiali esistenti.

Ora, la ricerca del laboratorio del prof. Yokoi associato dell'Università di Kumamoto ha portato allo sviluppo di un nanomateriale di carbonio di tipo contenitore con un orifizio molto più profondo di quello trovato in materiali simili. Per creare il nuovo materiale, i ricercatori hanno usato il proprio, nuovo metodo di sintesi dei materiali. Il nanomateriale a forma di contenitore ha una forma complessa costituita da vari strati di grafene impilati sul fondo, il corpo, e le aree del collo del contenitore, e i bordi di grafene lungo la superficie esterna del corpo sono risultati molto densi. Grazie a queste caratteristiche innovative, Il prof. associato Yokoi e colleghi hanno chiamato il materiale "nanopot di carbonio".

Il nanopot di carbonio ha un diametro esterno di 20 ~ 40 nm, un diametro interno di 5 ~ 30 nm, e una lunghezza di 100 ~ 200 nm. Durante la sua creazione, il nanopot di carbonio è collegato a una nanofibra di carbonio con una lunghezza di 20 ~ 100 μm, il che significa che il nanopot di carbonio è disponibile anche come nanofibra di carbonio. All'incrocio tra nanopots, il fondo di un vaso si trova semplicemente sull'apertura del successivo senza condividere una connessione con il foglio di grafene. Di conseguenza, separare i nanopot è molto semplice.

"Da un'analisi dettagliata della superficie, gruppi idrossilici idrofili sono stati trovati raggruppati lungo la superficie esterna del corpo del nanopot di carbonio, ", ha affermato il prof. associato Yokoi. "Il grafene è solitamente idrofobo, tuttavia, se i gruppi ossidrilici sono densamente impaccati sulla superficie esterna del corpo, quella zona sarà idrofila. In altre parole, i nanopot di carbonio potrebbero essere un nanomateriale unico con caratteristiche sia idrofobe che idrofile. Al momento stiamo effettuando un'analisi della superficie più sofisticata per ottenere tale garanzia".

Poiché questo nuovo nanopot di carbonio ha un orifizio relativamente profondo, uno dei suoi usi previsti è quello di migliorare i sistemi di somministrazione dei farmaci fungendo da nuova base per il trasporto e l'assorbimento dei farmaci dall'organismo.

Questa scoperta è stata pubblicata come Invited Feature Paper nel Giornale di ricerca sui materiali , il 13 gennaio, 2016. Inoltre, il documento è stato eletto come articolo scientifico chiave in Progressi nell'ingegneria (AIE) il 9 luglio, 2016.