I nanotubi di carbonio sono minuscoli. Possono essere centomila volte più piccoli della larghezza di un capello umano. Ma hanno un potenziale enorme.

I prodotti fabbricati utilizzando nanotubi di carbonio includono tondo per cemento armato, articoli sportivi, turbine eoliche, e batterie al litio, tra gli altri.

I potenziali usi dei nanotubi di carbonio potrebbero estendersi a diversi campi, come l'agricoltura, biomedicina e scienze spaziali.

Ma poiché usiamo più nanotubi di carbonio per fare le cose, aumentiamo anche le possibilità che questi nanotubi entrino in ambienti ed ecosistemi diversi.

"Ciò rende importante capire come si comportano i nanotubi di carbonio in questi ambienti, "dice Yu Yang, un membro della Soil Science Society of America.

In un nuovo studio, Yang ei suoi colleghi descrivono un modo per misurare i livelli di un tipo specifico di nanotubi di carbonio nei tessuti vegetali. La loro ricerca è stata recentemente pubblicata in Giornale della qualità ambientale .

I nanotubi di carbonio potrebbero farsi strada nei campi agricoli e nei prodotti alimentari. Là, possono rappresentare una minaccia per la salute umana e ambientale.

"Sapere come misurare i nanotubi di carbonio nell'ambiente è fondamentale per comprenderne il destino e gli effetti ambientali, "dice Yang.

Per imitare i nanotubi nell'ambiente, Yang e colleghi hanno coltivato lattuga idroponica in presenza di nanotubi di carbonio. Quindi hanno analizzato le foglie di lattuga alla ricerca di tracce di nanotubi di carbonio.

Yang ha scoperto che questo metodo potrebbe rilevare piccole quantità di nanotubi di carbonio nelle foglie, fusti e radici delle piante di lattuga.

"Abbiamo sviluppato un metodo per affrontare il difficile problema della quantificazione dei nanomateriali di carbonio nell'ambiente, ", afferma Yang. "Questi risultati possono aiutare a guidare l'applicazione sostenibile dei nanotubi di carbonio negli ambienti naturali".

La sfida nella misurazione dei nanotubi di carbonio nell'ambiente è che sono fatti di carbonio. Tutti gli esseri viventi sulla Terra, compresi gli esseri umani e le piante, hanno il carbonio come elemento fondamentale.

Il compito affrontato da Yang e colleghi è stato quello di distinguere tra il carbonio nel materiale vivente dal carbonio nei nanotubi di carbonio.

Un singolo strato di atomi di carbonio disposti a nido d'ape è chiamato grafene. Un nanotubo di carbonio è un foglio di grafene arrotolato in un minuscolo cilindro.

I nanotubi di carbonio costituiti da un singolo foglio di grafene sono chiamati nanotubi a parete singola. La stratificazione di più tubi all'interno di altri produce nanotubi di carbonio a parete multipla.

Gli scienziati possono aggiungere diverse molecole ai nanotubi di carbonio. L'aggiunta di queste molecole può modificarne le caratteristiche. Potrebbero dissolversi più facilmente nei solventi, Per esempio.

"I nanotubi di carbonio con l'aggiunta di molecole potrebbero essere utilizzati nella fabbricazione di nanocompositi, biomedicina, e sonde chimiche o biologiche, "dice Yang.

In precedenti ricerche, Il gruppo di Yang ha quantificato i nanotubi di carbonio a parete multipla nelle piante. Ma nessuno aveva misurato se questo tipo di nanotubo di carbonio con una specifica molecola aggiunta entra nelle piante.

I ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata analisi termica programmata. In questo approccio, i materiali vengono riscaldati in modo controllato in ambienti diversi, diciamo più o meno ossigeno, Per esempio.

Il modo in cui materiali diversi reagiscono al riscaldamento in ambienti diversi può fornire grandi indizi su questi materiali.

Yang e colleghi hanno scoperto di poter utilizzare l'analisi termica programmata per rilevare il carbonio nei nanotubi. Utilizzando questi dati, potrebbero anche distinguere il carbonio nei nanotubi di carbonio dal carbonio nelle piante.

Questo è il primo studio per misurare i livelli di questo tipo di nanotubi di carbonio negli impianti utilizzando l'analisi termica. "Questo è fondamentale per comprendere il destino dei nanotubi di carbonio nell'ambiente e stimare la potenziale esposizione umana, "dice Yang.

Yang sta ora lavorando per rilevare quantità ancora più piccole di nanotubi di carbonio nell'ambiente.

"Vogliamo anche provare a misurare i nanotubi di carbonio con l'aggiunta di diverse molecole, " dice Yang. Ha anche intenzione di espandere i materiali di prova oltre le piante di lattuga. "Vogliamo testare questo approccio in ambienti diversi".

In definitiva, l'obiettivo è far progredire l'applicazione dei nanotubi di carbonio. "Essere in grado di misurare con precisione i nanotubi di carbonio nell'ambiente può promuovere il loro uso sostenibile, "dice Yang.