Een nauwgezette studie door Rice University heeft een schat aan nieuwe informatie opgeleverd over enkelwandige koolstofnanobuisjes door middel van analyse van hun fluorescentie.

Het huidige nummer van het tijdschrift American Chemical Society ACS Nano bevat een artikel over werk van het Rice-lab van chemicus Bruce Weisman om te begrijpen hoe de lengtes en imperfecties van individuele nanobuisjes hun fluorescentie beïnvloeden - in dit geval, het licht dat ze uitzenden op nabij-infrarode golflengten.

De onderzoekers ontdekten dat de helderste nanobuisjes van dezelfde lengte een consistente fluorescentie-intensiteit vertonen, en hoe langer de buis, hoe helderder. "Er is een vrij goed gedefinieerde limiet aan hoe helder ze lijken, " zei Weisman. "En die maximale helderheid is evenredig met de lengte, wat suggereert dat die buizen niet worden beïnvloed door onvolkomenheden."

Maar ze ontdekten dat de helderheid tussen nanobuisjes van dezelfde lengte sterk varieerde, waarschijnlijk als gevolg van beschadigde of defecte structuren of chemische reacties waardoor atomen aan het oppervlak konden vastklikken.

De studie die eind vorig jaar voor het eerst werd gerapporteerd door Weisman, hoofdauteur/voormalig afgestudeerde student Tonya Leeuw Cherukuri en postdoctoraal fellow Dmitri Tsyboulski hebben de methode beschreven waarmee Cherukuri de kenmerken analyseerde van 400 individuele nanobuisjes met een specifieke fysieke structuur die bekend staat als (10, 2).

"Het is een eerbetoon aan Tonya's toewijding en talent dat ze dit grote aantal nauwkeurige metingen heeft kunnen doen, ' zei Weisman over zijn oud-leerling.

De onderzoekers pasten spectrale filtering toe om selectief het specifieke type nanobuisje te bekijken. "We hebben spectroscopie gebruikt om dit zeer polydisperse monster met veel verschillende structuren te nemen en slechts één ervan te bestuderen, de (10, 2) nanobuisjes, "Zei Weisman. "Maar zelfs binnen dat ene type, er is een breed scala aan lengtes."

Weisman zei dat de studie betrekking had op het uitkiezen van een of twee geïsoleerde nanobuisjes tegelijk in een verdund monster en het vinden van hun lengte door video's van de bewegende buizen te analyseren die zijn vastgelegd met een speciale fluorescentiemicroscoop. Dankzij de films kon Cherukuri ook hun maximale helderheid catalogiseren.

"Ik beschouw deze buizen als onderpresteerders van fluorescentie, " zei hij. "Er zijn een paar heldere die tot hun volledige potentieel fluoresceren, maar de meeste zijn gewoon slappelingen, en ze zijn half zo helder, of 20 procent zo helder, zoals ze zouden moeten zijn.

"Wat we willen doen is die distributie veranderen en geen buis achterlaten, probeer ze allemaal naar de top te krijgen. We willen weten hoe hun fluorescentie wordt beïnvloed door groeimethoden en -verwerking, om te zien of we schade aanrichten die het dimmen veroorzaakt.

"Dit zijn inzichten die je echt niet kunt krijgen met metingen aan bulkmonsters, " hij zei.

Afstudeerstudent Jason Streit breidt het onderzoek van Cherukuri uit. "Hij heeft een manier bedacht om de experimenten te automatiseren, zodat we tientallen nanobuisjes tegelijk kunnen afbeelden en analyseren, in plaats van een of twee. Dat stelt ons in staat om in een paar weken te doen wat met de oorspronkelijke methode maanden had gekost, ' zei Weisman.