Boornitride nanobuisjes zijn allesbehalve saai, volgens wetenschappers van Rice University die een manier hebben gevonden om te kijken hoe ze zich in vloeistoffen verplaatsen.

De methode van de onderzoekers om de realtime dynamiek van boornitride-nanobuisjes (BNNT's) te bestuderen, stelde hen in staat te bevestigen, Voor de eerste keer, dat Brownse beweging van BNNT's in oplossing overeenkomt met voorspellingen en dat, zoals koolstofnanobuisjes van vergelijkbare afmetingen, ze blijven stijf.

Die eigenschappen en andere - BNNT's zijn bijna transparant voor zichtbaar licht, weerstaan ​​oxidatie, zijn stabiele halfgeleiders en zijn uitstekende warmtegeleiders - kunnen ze nuttig maken als bouwstenen voor composietmaterialen of in biomedische studies, onder andere toepassingen. De studie zal wetenschappers helpen om het gedrag van deeltjes, zoals vloeibare kristallen, beter te begrijpen. gels en polymeernetwerken.

Rijstwetenschappers Matteo Pasquali en Angel Martí en afgestudeerde student en hoofdauteur Ashleigh Smith McWilliams isoleerden enkele BNNT's door ze te combineren met een fluorescerende rhodamine-surfactant.

Hierdoor konden de onderzoekers hun Brownse beweging laten zien - de willekeurige manier waarop deeltjes in een vloeistof bewegen, zoals stof in de lucht - is hetzelfde als voor koolstofnanobuisjes, en dus zullen ze zich op dezelfde manier gedragen in vloeistofstromen. Dat betekent dat BNNT's kunnen worden gebruikt in vloeistoffaseverwerking voor de grootschalige productie van films, vezels en composieten.

"BNNT's zijn meestal onzichtbaar in fluorescentiemicroscopie, " zei Martí. "Echter, wanneer ze bedekt zijn met fluorescerende oppervlakteactieve stoffen, ze kunnen gemakkelijk worden gezien als kleine bewegende staven. BNNT's zijn een miljoen keer dunner dan een haar. Begrijpen hoe deze nanostructuren op een fundamenteel niveau in oplossing bewegen en diffunderen, is van groot belang voor het vervaardigen van materialen met specifieke en gewenste eigenschappen."

De nieuwe gegevens zijn afkomstig van experimenten die zijn uitgevoerd bij Rice en gerapporteerd in de Journal of Physical Chemistry B .

Begrijpen hoe afschuiving helpt bij het uitlijnen van nanobuizen, heeft al zijn vruchten afgeworpen bij de ontwikkeling van geleidende koolstofnanobuisjes door het Pasquali-lab. folies en coatings, maakt al golven in materiaal- en medisch onderzoek.

"BNNT's zijn de verwaarloosde neven van koolstofnanobuisjes, "Zei Pasquali. "Ze werden slechts een paar jaar later ontdekt, maar duurde veel langer om op te stijgen, omdat koolstofnanobuisjes de meeste aandacht hadden gekregen.

"Nu de BNNT-synthese is gevorderd en we hun fundamentele vloeistofgedrag begrijpen, de gemeenschap zou veel sneller in de richting van toepassingen kunnen gaan, "zei hij. "Bijvoorbeeld, we zouden vezels en coatings kunnen maken die thermisch geleidend maar elektrisch isolerend zijn, wat zeer ongebruikelijk is omdat elektrische isolatoren een slechte thermische geleidbaarheid hebben."

In tegenstelling tot koolstofnanobuizen die nabij-infraroodlicht met lagere energie uitstralen en gemakkelijker onder de microscoop te zien zijn, het Rice-team moest de meerwandige BNNT's aanpassen om ze zowel dispergeerbaar als zichtbaar te maken. Rhodamine-moleculen gecombineerd met lange alifatische ketens dienden voor dit doel, hechten aan de nanobuisjes om ze gescheiden te houden en ze tussen glasplaatjes te plaatsen, net genoeg gescheiden om ze vrij te laten bewegen. Met de rhodamine-tag konden de onderzoekers enkele nanobuisjes tot vijf minuten volgen.

"We moesten de nanobuis relatief lang kunnen visualiseren, zodat we zijn beweging nauwkeurig konden modelleren, Smith McWilliams zei. "Omdat rhodamine-tags die op het BNNT-oppervlak zijn gecoördineerd, minder snel fotobleken (of dimmen) dan die vrij in oplossing, de BNNT verscheen als een helder fluorescerend signaal tegen een donkere achtergrond, zoals je kunt zien in de video. Dit hielp me om de nanobuis in de hele video scherp te houden en stelde onze code in staat om zijn beweging in de loop van de tijd nauwkeurig te volgen."