(Phys.org)—De eerste vruchten van een samenwerking tussen wetenschappers van Rice University en het National Institute of Standards and Technology (NIST) zijn verschenen in een paper die een schat aan informatie samenbrengt voor diegenen die de unieke eigenschappen willen gebruiken van metalen koolstofnanobuizen.

Het hoofdartikel dat onlangs is gepubliceerd in het tijdschrift Royal Society of Chemistry nanoschaal verzamelt onderzoek naar de scheiding en fundamentele kenmerken van koolstofnanobuizen van fauteuils, die van bijzonder belang zijn geweest voor onderzoekers die hun elektronische en optische eigenschappen proberen af ​​te stemmen.

Dit papier, zei Rijstfysicus Junichiro Kono, biedt wetenschappers een waardevolle bron voor gedetailleerde informatie over metalen koolstofnanobuizen, vooral fauteuil nanobuisjes. "In principe, we hebben al onze recente bevindingen samengevat, evenals alle informatie die we konden vinden in de literatuur over metalen nanobuisjes, samen met gedetailleerde beschrijvingen van bereidingsmethoden voor met metaal verrijkte nanobuisjes, om de gemeenschap te laten zien hoeveel we nu begrijpen over deze eendimensionale metalen, " hij zei.

Als onderdeel van het langdurige werk, het team heeft tabellen met essentiële statistieken samengesteld en gepubliceerd, inclusief optische eigenschappen, voor een verscheidenheid aan metalen nanobuisjes. "We bieden fundamentele theoretische achtergronden en tonen vervolgens zeer gedetailleerde experimentele resultaten over unieke eigenschappen van metalen nanobuisjes, "Zei Kono. "Dit artikel vat samen wat voor soort aspecten worden begrepen, en wat niet, over fundamentele optische processen in nanobuisjes en zal het voor onderzoekers gemakkelijker maken om hun spectroscopische kenmerken en overgangsenergieën te identificeren."

Nanobuisjes zijn er in vele smaken, afhankelijk van hun chiraliteit. Chiraliteit is een kenmerk dat verwant is aan de hoeken waaronder een plat vel papier kan worden uitgelijnd wanneer het in een buis wordt gewikkeld. Snijd de buis doormidden en de atomen aan de open rand zouden zich in de vorm van een fauteuil opstellen, een zigzag of een variant. Hoewel hun grondstof identiek is - kippengaasachtige zeshoeken van koolstof - maakt de chiraliteit het verschil in hoe nanobuisjes elektriciteit overbrengen.

Fauteuils zijn het meest begeerd omdat ze geen band gap hebben; elektronen stromen zonder weerstand door. Kabels gemaakt met fauteuil nanobuisjes hebben het potentieel om elektriciteit over grote afstanden te verplaatsen met vrijwel geen verlies. Dat maakt ze tot de gouden standaard als basiselement van fauteuilkwantumdraad. De voortdurende ontwikkeling van deze zeer sterke, lichtgewicht, kabel met hoge capaciteit kan de recordeigenschappen van multifunctionele koolstofnanobuisvezels die worden ontwikkeld door de groep van Rice Professor Matteo Pasquali, verder verbeteren.

Het nieuwe werk onder leiding van Kono en Robert Hauge, een voorname faculteitsgenoot in chemie aan Rice, samen met wetenschappers van NIST en Los Alamos National Laboratory, kijkt verder dan de gevestigde elektrische eigenschappen van de fauteuil om hun potentieel voor elektronische, voelen, optische en fotonische apparaten.

"Natuurlijk, om daar te komen, we hebben echt goede monsters nodig, "Zei Kono. "Veel toepassingen zullen afhankelijk zijn van ons vermogen om koolstofnanobuisjes te scheiden en vervolgens macroscopisch geordende structuren te assembleren die bestaan ​​uit nanobuisjes met enkele chiraliteit. Niemand kan dat op dit moment."

Wanneer een partij nanobuisjes uit een oven komt, het is een mengelmoes van soorten. Dat maakt een gedetailleerde analyse van hun kenmerken, laat staan ​​hun praktisch nut, een uitdaging.

Maar technieken die de afgelopen jaren bij Rice en door NIST-wetenschapper Ming Zheng zijn ontwikkeld om metalen nanobuisjes te zuiveren, beginnen daar verandering in te brengen. Rice afgestudeerde student Erik Hároz zei dat recente experimenten "ondubbelzinnig bewijs" hebben opgeleverd dat een proces dat hij en Kono gebruiken, genaamd dichtheidsgradiënt ultracentrifugatie, ensemble-samples van fauteuils kan verrijken. Verder gaan, Zheng's methode van DNA-gebaseerde ionenuitwisselingschromatografie levert zeer kleine monsters van ultrazuivere fauteuil nanobuisjes met een enkele chiraliteit.

Rice en NIST kijken nu naar manieren om de methoden te combineren om grotere batches van een specifieke fauteuil-chiraliteit te krijgen, zei Kono.

Als iemand zo'n doorbraak kan bewerkstelligen, deze laboratoria kunnen hij zei. "Ons team heeft de best mogelijke fauteuilmonsters beschikbaar dankzij deze twee methoden, en we hebben onlangs aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het vergroten van ons begrip van de eigenschappen van leunstoelnanobuizen, zoals hierin beschreven nanoschaal artikel."