(PhysOrg.com) -- Een team van onderzoekers met wetenschappers van de Universiteit van Nottingham heeft voor het eerst aangetoond dat chemische reacties op nanoniveau die de structuur van koolstofnanobuisjes veranderen, kunnen worden veroorzaakt door een 'aanval' van binnenuit.

De ontdekking daagt het eerdere wetenschappelijke denken uit dat het interne oppervlak van de holle nanostructuren chemisch niet-reactief is, het gebruik ervan grotendeels beperkt tot dat van een inerte container of een 'nanoreactor' waarin andere chemische reacties kunnen plaatsvinden.

Hun onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie , toont aan dat koolstofnanobuisjes waarvan de structuur is veranderd, opwindende nieuwe materialen zijn die nuttig kunnen zijn bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor gasopslagapparaten, chemische sensoren en onderdelen van elektronische apparaten zoals transistors.

Dr. Andrei Chlobystov, van de School of Chemistry van de universiteit, die het werk in Nottingham leidde, zei:"Het is al geruime tijd algemeen aanvaard dat het binnenoppervlak van koolstofnanobuisjes - of de holle kant - chemisch niet-reactief is, en inderdaad hebben we met succes koolstofnanobuisjes als nanoreactoren gebruikt.

“Echter, in de loop van dit nieuwe onderzoek deden we de toevallige ontdekking dat in de aanwezigheid van katalytisch actieve overgangsmetalen in de nanobuisholte, de nanobuis zelf kan betrokken zijn bij onverwachte chemische reacties.”

Koolstof nanobuisjes zijn opmerkelijke nanostructuren met een typische diameter van 1-2 nanometer, dat is 80, 000 keer kleiner dan de dikte van een mensenhaar. Dr. Khlobystov en zijn onderzoeksmedewerkers waren onlangs betrokken bij de ontdekking - gepubliceerd in Nature Materials - dat nanobuisjes kunnen worden gebruikt als katalysator voor de productie van nanoribbon, atomair dunne stroken koolstof gemaakt van koolstof- en zwavelatomen. Deze nanolinten kunnen mogelijk worden gebruikt als nieuwe materialen voor de volgende generatie computers en gegevensopslagapparaten die sneller, kleiner en krachtiger.

In dit laatste onderzoek de wetenschappers ontdekten dat een individueel atoom van Rhenium-metaal (Re) een chemische reactie veroorzaakt die leidt tot de transformatie van de binnenwand van de nanobuis. aanvankelijk, de aantasting door het rhenium zorgt voor een klein defect in de wand van de nanobuis, die zich vervolgens geleidelijk ontwikkelt tot een uitsteeksel ter grootte van nano's door extra koolstofatomen te 'eten'.

Het uitsteeksel wordt dan snel groter en sluit zichzelf af, het vormen van een unieke koolstofstructuur die een NanoBud wordt genoemd, zo genoemd omdat het uitsteeksel op de koolstofnanobuis lijkt op een knop op een stengel.

Eerder, Men dacht dat NanoBuds buiten de nanobuis werden gevormd door reacties op het buitenoppervlak met koolstofmoleculen die fullerenen worden genoemd.

De nieuwe studie toont voor het eerst aan dat ze van binnenuit kunnen worden gevormd, op voorwaarde dat een overgangsmetaalatoom met geschikte katalytische activiteit in de nanobuis aanwezig is.

In samenwerking met de Electron Microscopy of Materials Science-groep aan de Universiteit van Ulm in Duitsland, de wetenschappers hebben zelfs 'op camera' de chemische reactie van het overgangsmetaalatoom met de nanobuis in realtime op atomair niveau kunnen vastleggen met behulp van de nieuwste aberratie-gecorrigeerde hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscopie (AC-HRTEM). Hun video's tonen nanobuisjes met een diameter van ongeveer 1,5 nanometer, terwijl de NanoBuds slechts 1 nanometer breed zijn.