(PhysOrg.com) -- Het National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft 's werelds eerste referentiemateriaal voor enkelwandige koolstofnanobuisjes uitgegeven. In de verte verwant aan het roet in uw haard of in een kaarsvlam, met nanobuisjes beladen roet is de belangrijkste industriële bron van enkelwandige koolstofnanobuizen, misschien wel het archetype van alle materialen op nanoschaal. Het nieuwe NIST-materiaal biedt bedrijven en onderzoekers een broodnodige bron van uniform en goed gekarakteriseerd koolstofnanobuisroet voor materiaalvergelijkingen, evenals chemische en toxiciteitsanalyse.

Met wanden van slechts één atoom dik koolstof en eruitziend als een vel kippengaas dat in een cilinder is gekruld, enkelwandige koolstofnanobuizen zijn een van de vele families van zuivere koolstofmaterialen die, vanwege hun grootte op nanoschaal, bijzondere eigenschappen hebben. “Enkelwandige koolstofnanobuizen, ” zegt NIST chemisch ingenieur Jeffery Fagan, “hebben voortreffelijke optische, mechanisch, thermische en elektronische eigenschappen, en vanwege hun kleine breedte maar lange lengtes - denk aan zoiets als een lang stuk haar maar dan 10, 000 keer dunner - volledige ontwikkeling van deze materialen zou lichtere, sterkere materialen, evenals het verbeteren van vele technologieën, van sensoren tot elektronica en batterijen.”

Helaas, nanobuisjes zijn moeilijk te produceren zonder significante onzuiverheden of in grote hoeveelheden. Enkelwandige nanobuisjes, vooral, zijn berucht om hun relatief lage kwaliteit en variabiliteit van partij tot partij. Ze worden meestal geproduceerd in complexe processen met behulp van kleine deeltjes metaalkatalysatoren die de groei van de nanobuisjes bevorderen. Het resulterende materiaal - vaak een poeder dat lijkt op het roet dat u in uw open haard zou vinden - bevat vaak grote hoeveelheden onzuiverheden, zoals andere vormen van koolstof, en soms aanzienlijke niveaus van katalysatoren.

“Een van de problemen die dit referentiemateriaal aanpakt, is dat er geen homogeen lot is dat mensen kunnen kopen om vergelijkende metingen te doen, ', zegt Fagan. “Zelfs batch-to-batch, poedermonsters van ruwe koolstof nanobuisjes zijn zo gevarieerd dat er geen interlaboratoriumconsistentie is. En dat is vooral een probleem bij vergelijkingen zoals toxiciteitsmetingen. Als je koolstofnanobuisjes hebt gekocht, u was er vrijwel zeker van dat uw monster zo zou kunnen verschillen van de monsters van iemand anders dat ofwel uw metingen specifiek kunnen zijn voor een fout in uw materiaal, of dat anderen misschien niet kunnen reproduceren wat u aan het doen was.”

Om deze problemen aan te pakken, een multidisciplinair onderzoeksteam bij NIST heeft gewerkt aan de ontwikkeling van de metrologie die nodig is voor kwantitatieve enkelwandige koolstofnanobuismetingen door middel van een drieledige benadering:basismeting en scheidingswetenschap, documentaire protocollen en standaarden via internationale standaardisatieorganisaties, en nu gecertificeerde referentiematerialen.

Het nieuwe NIST-product, Standaard referentiemateriaal (SRM) 2483, "Enkelwandige koolstofnanobuisjes (rauw roet), ” zal direct de kwestie van vergelijkbaarheid aanpakken. Het is mogelijk 's werelds grootste aanbod van homogene, chemisch geanalyseerd, koolstof nanobuisroet waar de uniformiteit van de monsters van eenheid tot eenheid is verzekerd. Elke eenheid van SRM 2483, een glazen injectieflacon met 250 milligram roet, is gecertificeerd door NIST voor de massafractiewaarden van verschillende veelvoorkomende verontreinigingen:barium, cerium, chloor, kobalt, dysprosium, europium, gadolinium, lanthaan, molybdeen en samarium. Referentiewaarden (waarden waarvan wordt aangenomen dat ze nauwkeurig zijn, maar niet stijgend tot het niveau van vertrouwen dat NIST certificeert) zijn voorzien voor nog eens zeven elementen.

NIST biedt ook aanvullende referentiegegevens die nuttig zijn voor analyse van nanobuisjes, inclusief thermische gravimetrische en Raman-gegevens, evenals informatieve waarden voor ultraviolet-zichtbaar-nabij-infrarood absorptiespectra, nabij-infrarood fluorescentiespectra, Raman-verstrooiingsspectra en scanning-elektronenmicroscopiebeelden. Met deze informatiesets kopers van het materiaal moeten hun resultaten kunnen vergelijken met de NIST-waarden en met die van leveranciers of na verwerking, zorgen voor een consistent vergelijkingspunt.

Enkele eenheden van SRM 2483, "Enkelwandige koolstofnanobuisjes (rauw roet), ” zijn verkrijgbaar bij het NIST Standard Reference Materials Program op www.nist.gov/srm/. Zie www-s.nist.gov/srmors/view_detail.cfm?srm=2483 voor details.

Standaardreferentiematerialen behoren tot de meest verspreide en gebruikte producten van NIST. Het bureau bereidt analyseert en distribueert meer dan duizend verschillende materialen die over de hele wereld worden gebruikt om de nauwkeurigheid van instrumenten en testprocedures die bij de productie worden gebruikt te controleren, klinische scheikunde, milieu Controle, elektronica, strafrechtelijk forensisch onderzoek en tientallen andere gebieden.