(PhysOrg.com) -- Net zoals walkietalkies radiogolven uitzenden en ontvangen, koolstofnanobuisjes kunnen licht op nanoschaal uitzenden en ontvangen, Cornell-onderzoekers hebben ontdekt.

Koolstof nanobuisjes, cilindrische opgerolde platen van koolstofatomen, zouden ooit ideale optische verstrooiingsdraden kunnen maken -- kleine, meestal onzichtbare antennes met de mogelijkheid om te controleren, bepaalde kleuren licht op nanoschaal absorberen en uitstralen, volgens onderzoek onder leiding van Jiwoong Park, Cornell-assistent-professor scheikunde en chemische biologie. De studie, waaronder co-auteur Garnet Chan, ook in de chemie wordt op 19 december online gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie . De eerste auteur van het papier is Daniel Y. Joh, een voormalig student in het lab van Park.

De onderzoekers gebruikten de Rayleigh-verstrooiing van licht - hetzelfde fenomeen dat de blauwe lucht creëert - van koolstofnanobuisjes die in het laboratorium zijn gekweekt. Ze ontdekten dat hoewel de verspreiding van lichtverstrooiing meestal klassiek en macroscopisch is, de kleur en intensiteit van de verstrooide straling wordt bepaald door intrinsieke kwantumeigenschappen. Met andere woorden, de eenvoudige koolstof-koolstofgebonden moleculaire structuur van de nanobuisjes bepaalde hoe ze licht verstrooiden, onafhankelijk van hun vorm, die verschilt van de eigenschappen van de huidige metalen optische structuren op nanoschaal.

"Zelfs als je het op kleine schaal hakt, niks zal veranderen, omdat de verstrooiing fundamenteel moleculair is, ’ legde Park uit.

Ze ontdekten dat de lichttransmissie van de nanobuisjes zich gedroeg als een verkleinde versie van radiofrequentie-antennes in walkietalkies, behalve dat ze interageren met licht in plaats van radiogolven. De principes die de interacties tussen licht en de koolstofnanobuis bepalen, zijn dezelfde als die tussen de radioantenne en het radiosignaal, ze vonden.

Om hun experimenten uit te voeren, de onderzoekers gebruikten een in hun laboratorium ontwikkelde methodologie die het problematische achtergrondsignaal volledig elimineert, door het oppervlak van een substraat te coaten met een brekingsindex-aanpassend medium om het substraat optisch te laten "verdwijnen", niet fysiek. Deze techniek, waardoor ze de verschillende lichtspectra konden zien die door de nanobuisjes werden geproduceerd, wordt gedetailleerd beschreven in een andere studie gepubliceerd in Nano-brieven.

De techniek maakt het ook mogelijk om snel, gemakkelijke karakterisering van een groot aantal nanobuisjes, wat zou kunnen leiden tot manieren om meer uniforme batches nanobuisjes te kweken.

De belangrijkste auteurs van de paper zijn oud-student Daniel Y. Joh; afgestudeerde student Lihong Herman; en Jesse Kinder, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het lab van Chan.