Michael Blades schudt een flesje vloeistof en kijkt toe hoe kleine zwarte vlekjes ronddwarrelen. Elk stipje vertegenwoordigt een cluster van miljoenen koolstofnanobuisjes (CNT's).

CNT's zijn opgerolde vellen grafeen, een van de vormen van koolstof. Ze hebben een diameter van slechts 1 of 2 nanometer (1 nm is gelijk aan een miljardste van een meter), ze variëren in lengte van 100 nm tot enkele centimeters, en ze zijn er in verschillende structuren.

CNT's hebben veel unieke optische, elektrische en mechanische eigenschappen waardoor ze bruikbaar zijn in biologische, milieu- en andere toepassingen.

Maar door hun grootte zijn ze moeilijk te detecteren, onderzoeken en manipuleren.

bladen, een senior elektrotechniek en natuurkunde dubbele afstudeerrichting, werkte afgelopen zomer aan dit probleem tijdens een onderzoeksstage bij Lehigh's Environmental Initiative. Hij vervolgt zijn studie van CNT's dit najaar met Slava Rotkin, universitair hoofddocent natuurkunde.

“Koolstofnanobuisjes moeten precies worden gepositioneerd om goed te kunnen functioneren, ', zegt Blades. “Het probleem is, niet alleen zijn nanobuisjes erg klein, ze zijn ook erg oncoöperatief.”

Een zoektocht naar de juiste lichtbron

Voordat CNT's kunnen worden bestudeerd, de clusters moeten worden gescheiden, zodat individuele buizen kunnen worden waargenomen. Vervolgens, het licht wordt op hen gericht. Een buis onthult zijn aanwezigheid door fotoluminescentie te ondergaan en te "gloeien".

Tijdens zijn stage Blades werd toegewezen om een ​​epifluorescerende optische microscoop te assembleren die CNT's kan bekijken.

Hij probeerde eerst een halogeenlamp als lichtbron.

“Als je een lichtbron hebt, het filamentbeeld wordt over uw monster heen gelegd, ', zegt Blades. "Het heldere infrarood honingraatpatroon dat de lamp uitstraalde, was te storend om relatief zwakke nanobuisjes te vinden."

Volgende, hij schakelde over op een groene laser, waardoor de nanobuisjes in het infrarood licht afgaven.

Infrarood licht is niet zichtbaar voor het blote oog, dus wendde Blades zich tot een digitale camera, die een ladingsgekoppeld apparaat heeft met een golflengtegevoeligheid die groter is dan die van het menselijk oog.

Het infraroodfilter van een webcam verwijderen, hij richtte het op kralen die waren gekleurd met een infrarood fluorescerende kleurstof. Hij was op de goede weg:de kralen waren zichtbaar.

Maar toen hij de webcam gebruikte om de fluorescerende gloed van de CNT's te bekijken, dit werkte niet omdat het bereik van de infraroodsensoren onvoldoende was.

Een nieuwe rol voor een oude camera

De oplossing bleek thuis te zijn.

"Ik had deze oude [Sony]-videocamera met een infraroodmodus genaamd 'nachtopname, ’, zegt Blades. "Het heeft een bereik dat 200 nm verder reikt tot in het infrarood dan een normale camera."

Na het testen van de camera met de microscoop, hij zag CNT-fluorescentie "zonder enige twijfel".

Maar er zijn nog uitdagingen.

“Veel dingen fluoresceren als je er intens licht op schijnt, " zegt Blades, inclusief stof en zelfs de microscooptafel waarop monsters worden geplaatst. Trillingen kunnen het podium doen trillen, het monster verplaatsen. Ook, de lichtbron lijkt bij bepaalde oplossingen zwakker. Bladen kunnen individuele buizen nog niet identificeren, maar hij werkt aan het elimineren van variabelen.

Rotkin prijst Blades voor zijn creativiteit.

“Michael is buitengewoon inventief, ' zegt hij. “Er waren obstakels, maar hij omcirkelde ze met ongebruikelijke oplossingen.”

“Het was erg leuk om dit te doen, ', zegt Blades. “Ik maak graag mijn handen vuil.”