In twee nieuwe kranten Rice University-onderzoekers rapporteren het gebruik van ultracentrifugatie (UCF) om sterk gezuiverde monsters van koolstofnanobuisjes te maken.

Een team, onder leiding van Rice Professor Junichiro Kono en afgestudeerde studenten Erik Haroz en William Rice, heeft een kleine maar belangrijke stap gezet in de richting van de droom van een efficiënt landelijk elektriciteitsnet dat afhankelijk is van zeer geleidende kwantum nanodraad.

De andere, geleid door Rice Professor Bruce Weisman en afgestudeerde student Saunab Ghosh, gebruikte UCF om structureel gesorteerde batches van halfgeleidende nanobuisjes te bereiden die kritieke toepassingen in de geneeskunde en elektronica zouden kunnen vinden.

UCF is hoe het klinkt:een supersnelle versie van het centrifugeproces dat medische laboranten gebruiken om bloedcellen van plasma te scheiden.

Het proces omvat het suspenderen van mengsels van enkelwandige koolstofnanobuisjes in combinaties van vloeistoffen met verschillende dichtheden. Wanneer gecentrifugeerd door een centrifuge tot 250, 000 g - dat is 250, 000 keer de zwaartekracht - de nanobuisjes migreren naar de vloeistoffen die overeenkomen met hun eigen specifieke dichtheden. Na enkele uren in de centrifuge, de reageerbuis wordt een kleurrijke parfait met lagen gezuiverde nanobuisjes. Elke soort heeft zijn eigen elektronische en optische kenmerken, die allemaal op verschillende manieren nuttig zijn.

Het laboratorium van Weisman rapporteerde zijn resultaten in de online editie van vandaag Natuur Nanotechnologie . Weisman is hoogleraar scheikunde aan Rice.

Kono's lab rapporteerde onlangs zijn resultaten in de online editie van ACS Nano . Kono is een professor in elektrotechniek en computertechniek en hoogleraar natuurkunde en astronomie.

Het ontbreken van zuivere partijen nanobuisjes "is al bijna 20 jaar een echte belemmering in het veld, " zei Weisman. Hoewel de UCF-techniek niet nieuw is, Ghosh ontdekte dat hij door zorgvuldige fijnafstemming van de gradiëntstructuur ten minste 10 van de vele soorten nanobuisjes in een enkel monster kon sorteren dat werd geproduceerd door het door Rice gecreëerde HiPco-proces.

Fundamenteel onderzoek is een grote vroege winnaar, "want als je zuivere monsters van nanobuisjes kunt krijgen, je kunt er zoveel meer over leren, "Zei Weisman. "Ten tweede, sommige elektronische toepassingen worden veel eenvoudiger omdat het buistype de bandafstand van de nanobuis bepaalt, een cruciale elektronische eigenschap." Biomedische toepassingen kunnen baat hebben bij het benutten van de optische eigenschappen van specifieke soorten nanobuisjes.

In het Kono-lab, metalen nanobuisjes stegen naar de bovenkant van het draaiende flesje terwijl bijna alle halfgeleidende nanobuisjes naar de bodem zonken. Wat de hoofdonderzoekers Haroz en Rice verraste, was dat bijna alle metalen buizen fauteuil SWNT's waren, de meest wenselijke soort voor de vervaardiging van quantum nanodraad. Zigzag- en bijna-zigzagsoorten, ook beschouwd als metaal, zou ook wegzakken.

Nanobuisjes voor fauteuils worden zo genoemd vanwege hun "U"-vormige eindsegmenten. theoretisch, fauteuils zijn de meest geleidende nanobuisjes, elektronen in het midden laten opladen zonder dat er iets is om ze te vertragen.

De samenstelling van de gradiëntoplossing maakte een verschil in de kwaliteit van de monsters, zei Haroz. "Een van de oppervlakteactieve stoffen die we gebruiken, natriumcholaat, heeft een moleculaire structuur die lijkt op een nanobuis -- in feite zeshoeken bij elkaar, " zei hij. "We denken dat er een overeenkomst is tussen het natriumcholaat en de structuur van nanobuisjes, en het bindt net iets beter aan een fauteuil dan aan zigzaggen."

Er blijven hindernissen op de weg naar quantumfauteuil-nanodraden die nanotechnologiepionier en Nobelprijswinnaar Richard Smalley, Haroz' eerste mentor bij Rice, die stierf in 2005, zou een wondermiddel zijn voor veel van de problemen in de wereld. Fixeer de distributie van energie en oplossingen voor andere uitdagingen - schoon water, voedsel, milieuproblemen - zullen op hun plaats vallen, hij geloofde.

"Stap 1 van het fauteuil quantum nanodraad project is, 'Kunnen we fauteuils krijgen?' Dat hebben we gedaan, "zei Haroz. "Laten we nu macroscopische structuren maken -- niet per se lange kabels, maar kleine structuren -- om hun geleidbaarheid te testen."