Ashleigh Smith McWilliams, studentessa laureata alla Rice University, tiene in mano una fiala di nanotubi di nitruro di boro fluorescenti. Ha condotto uno studio per catturare video dei nanotubi in movimento per dimostrare il loro potenziale per i materiali e le applicazioni mediche. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
I nanotubi di nitruro di boro sono tutt'altro che noiosi, secondo gli scienziati della Rice University che hanno trovato un modo per osservare come si muovono nei liquidi.
Il metodo dei ricercatori per studiare le dinamiche in tempo reale dei nanotubi di nitruro di boro (BNNT) ha permesso loro di confermare, per la prima volta, che il moto browniano dei BNNT in soluzione corrisponda alle previsioni e che, come nanotubi di carbonio di dimensioni comparabili, rimangono rigidi.
Quelle proprietà e altre:i BNNT sono quasi trasparenti alla luce visibile, resistere all'ossidazione, sono semiconduttori stabili e sono eccellenti conduttori di calore, potrebbero renderli utili come elementi costitutivi per materiali compositi o in studi biomedici, tra le altre applicazioni. Lo studio aiuterà gli scienziati a comprendere meglio il comportamento delle particelle come i cristalli liquidi, gel e reti di polimeri.
Gli scienziati del riso Matteo Pasquali e Angel Martí e lo studente laureato e autore principale Ashleigh Smith McWilliams hanno isolato singoli BNNT combinandoli con un tensioattivo di rodamina fluorescente.
Ciò ha permesso ai ricercatori di mostrare il loro moto browniano, il modo casuale in cui le particelle si muovono in un fluido, come la polvere nell'aria, è lo stesso dei nanotubi di carbonio, e quindi si comporteranno in modo simile nei flussi di fluido. Ciò significa che i BNNT possono essere utilizzati nella lavorazione in fase liquida per la produzione su larga scala di film, fibre e compositi.
"I BNNT sono in genere invisibili nella microscopia a fluorescenza, " Martí ha detto. "Tuttavia, quando sono ricoperti da tensioattivi fluorescenti, possono essere facilmente visti come piccole aste mobili. I BNNT sono un milione di volte più sottili di un capello. Comprendere come queste nanostrutture si muovono e si diffondono in soluzione a un livello fondamentale è di grande importanza per la produzione di materiali con proprietà specifiche e desiderate".
I nuovi dati provengono da esperimenti effettuati alla Rice e riportati nel Journal of Physical Chemistry B .
Capire come il taglio aiuta i nanotubi ad allinearsi ha già dato i suoi frutti nello sviluppo del laboratorio Pasquali di fibre conduttive di nanotubi di carbonio, film e rivestimenti, già facendo breccia nei materiali e nella ricerca medica.
"I BNNT sono i cugini trascurati dei nanotubi di carbonio, » disse Pasquali. « Furono scoperti solo pochi anni dopo, ma ci volle molto più tempo per decollare, perché i nanotubi di carbonio avevano preso la maggior parte dei riflettori.
La studentessa laureata alla Rice University Ashleigh Smith McWilliams e il chimico Angel Martí osservano nanotubi di nitruro di boro fluorescenti. La loro analisi del movimento dei nanotubi aiuterà gli scienziati a comprendere meglio il comportamento delle particelle come i cristalli liquidi, gel e reti di polimeri. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
"Ora che la sintesi BNNT è avanzata e comprendiamo il loro comportamento fluido fondamentale, la comunità potrebbe muoversi molto più velocemente verso le applicazioni, " ha detto. "Per esempio, potremmo realizzare fibre e rivestimenti termicamente conduttivi ma elettricamente isolanti, il che è molto insolito in quanto gli isolanti elettrici hanno una scarsa conduttività termica."
A differenza dei nanotubi di carbonio che emettono luce nel vicino infrarosso a bassa energia e sono più facili da individuare al microscopio, il team di Rice ha dovuto modificare i BNNT a più pareti per renderli sia dispersibili che visualizzabili. Molecole di rodamina combinate con lunghe catene alifatiche servivano a questo scopo, attaccandosi ai nanotubi per tenerli separati e permettendo loro di essere posizionati tra vetrini di vetro separati quanto basta per farli muovere liberamente. Il tag rodamina consente ai ricercatori di tracciare singoli nanotubi per un massimo di cinque minuti.
Gli scienziati della Rice University hanno analizzato il movimento di singoli nanotubi di nitruro di boro. I nanotubi sono semiconduttori stabili ed ottimi conduttori di calore. Potrebbero essere utili come elementi costitutivi per materiali compositi o negli studi biomedici. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
"Dovevamo essere in grado di visualizzare il nanotubo per periodi di tempo relativamente lunghi, in modo da poter modellare accuratamente il suo movimento, "Smith McWilliams ha detto. "Dal momento che i tag di rodamina coordinati alla superficie BNNT avevano meno probabilità di fotosbiancarsi (o di sbiadire) rispetto a quelli liberi in soluzione, il BNNT è apparso come un segnale fluorescente luminoso su uno sfondo scuro, come puoi vedere nel video. Questo mi ha aiutato a mantenere a fuoco il nanotubo per tutto il video e ha permesso al nostro codice di tracciare con precisione il suo movimento nel tempo".
