(PhysOrg.com) -- De ruimte heeft blijkbaar zijn eigen recept voor het maken van koolstofnanobuisjes, een van de meest intrigerende bijdragen van nanotechnologie hier op aarde, en metalen ontbreken opvallend op de ingrediëntenlijst.

De bevinding is het verrassende bijproduct van laboratoriumexperimenten ontworpen door Joseph Nuth in het Goddard Space Flight Center van NASA, Groene riem, Md. en zijn collega's om de astronomische vraag te beantwoorden hoe koolstof wordt gerecycled in de ruimtegebieden die sterren en planeten voortbrengen. Het werk zou onderzoekers ook kunnen helpen bij het begrijpen van raadselachtige observaties over sommige supernova's.

In een recent artikel in Astrofysische journaalbrieven , Het team van Nuth beschrijft de bescheiden chemische reactie. In tegenstelling tot de huidige methoden voor het produceren van koolstofnanobuisjes - kleine maar sterke structuren met een scala aan toepassingen in elektronica en, uiteindelijk, misschien zelfs medicijnen - de nieuwe benadering heeft geen metaalkatalysator nodig. "In plaats daarvan, nanobuisjes werden geproduceerd toen grafietstofdeeltjes werden blootgesteld aan een mengsel van koolmonoxide- en waterstofgassen, " legt Nuth uit.

"Ik sta versteld van de implicaties van dit artikel, niet alleen voor astrofysica, maar ook voor materiaalkunde, " zegt Dick Zare, de voorzitter van de afdeling scheikunde aan de Stanford University, Stanford, Calif. "Kan de natuur een nieuwe chemie kennen voor het maken van koolstofnanobuisjes die we nog moeten ontdekken?"

Een indicatie van die mogelijkheid kwam in 2008 wanneer de lange, dunne koolstofstructuren die bekend staan ​​als grafietsnorharen - in wezen, grotere neven van koolstofnanobuizen - werden geïdentificeerd in drie meteorieten. Die bevinding bood het verleidelijke vooruitzicht dat een waas van grafietsnorharen in de ruimte zou kunnen verklaren waarom sommige supernova's zwakker lijken, en dus verder weg dan ze zouden moeten zijn, volgens de huidige modellen. Nog, "Er is heel weinig bekend over de vorming van grafiet-whiskers, en dus is het moeilijk om hun ontdekking adequaat te interpreteren, " zegt Marc Fries van NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië

Fries en Andrew Steele van het Carnegie Institution for Science, Washington, rapporteerde de meteorietvondsten.

Nutsvoorzieningen, de experimenten van het team van Nuth suggereren een mogelijke route voor het vormen van dergelijke structuren. Dit "is precies het soort fundamentele benadering dat nodig is voor een zinvol begrip van wat grafiet snorharen zijn en wat hun aanwezigheid betekent in de grotere context van de vorming van het zonnestelsel en astronomische waarnemingen, ’ legt Frits uit.

De benadering van Nuth is een variatie op een gevestigde manier om benzine of andere vloeibare brandstoffen uit steenkool te produceren. Het staat bekend als Fischer-Tropsch-synthese, en onderzoekers vermoeden dat het op zijn minst enkele van de eenvoudige op koolstof gebaseerde verbindingen in het vroege zonnestelsel zou kunnen hebben geproduceerd. Nuth stelt voor dat de nanobuisjes die door dergelijke reacties ontstaan, de sleutel kunnen zijn tot het recyclen van de koolstof die vrijkomt wanneer koolstofrijke korrels worden vernietigd door supernova-explosies.

De structuur van de koolstofnanobuisjes die in deze experimenten werden geproduceerd, werd bepaald door Yuki Kimura, een materiaalwetenschapper aan de Tohoku University, Japan, die de monsters onderzocht onder een krachtige transmissie-elektronenmicroscoop. Hij zag deeltjes waarop het oorspronkelijke gladde grafiet geleidelijk veranderde in een ongestructureerd gebied en uiteindelijk in een gebied dat rijk was aan verwarde haarachtige massa's. Een nadere blik met een nog krachtigere microscoop toonde aan dat deze ranken in feite in een kom gestapelde koolstofnanobuisjes waren, die lijken op een stapel piepschuimbekers waarvan de bodem is uitgesneden.

Deze waarnemingen verrasten Kimura omdat koolstofnanobuisjes typisch worden gekweekt met platina of een ander metaal als katalysator, maar de reactie van Nuth had geen metalen gebruikt. Kimura controleerde op verontreiniging, maar "vond de aanwezigheid van metaaldeeltjes die de nanobuis in het monster vergezellen niet, " hij zegt.

Als uit verder onderzoek blijkt dat de nieuwe methode geschikt is voor materiaalwetenschappelijke toepassingen, het zou een aanvulling kunnen zijn, of zelfs vervangen, de bekende manier om nanobuisjes te maken, legt Kimura uit. Die mogelijkheid "is het meest opwindend en nodigt uit tot nog meer studie, ' zegt Zare.

De bevindingen kunnen ook een nieuw onderzoeksgebied in de astronomie openen, omdat "we de door Joe geproduceerde snorharen kunnen nemen en hun eigenschappen kunnen ondervragen, ' zegt Steele.

Vooral, onderzoekers kunnen beoordelen of grafiet snorharen licht absorberen, merkt hij op. Een positief resultaat zou geloofwaardigheid verlenen aan de stelling dat de aanwezigheid van deze moleculen in de ruimte de waarnemingen van sommige supernova's beïnvloedt. Het vermogen om deze hypothese te testen zou een eigen reactie kunnen veroorzaken.