Weggestopt in een klein onderzoekspark in de buurt van NASA's Langley Research Center, de buitenkant van het moderne gebouw lijkt op elk nieuw kantoor. Maar net aan de andere kant van de glazen en betonnen muren, er is een onderzoeksfaciliteit voor nanotechnologie die bruist van wetenschappelijke en technologische ontwikkelingen die beloven onze wereld te verbeteren - en ons beter toe te rusten om andere werelden te bezoeken.

De NIA Research and Innovation Laboratories in Hampton is waar het National Institute of Aerospace Research Fellow Dr. Cheol Park, Dr. Catharine Fay van NASA en een team van nanotechnologie-experts van beide gerenommeerde organisaties werken samen aan het creëren en verbeteren van een baanbrekend vermogen om hoogwaardige monsters van boornitride-nanobuisjes te synthetiseren, ook wel BNNT genoemd.

Voor het eerst getheoretiseerd in 1994 door onderzoekers van UC Berkley, BNNT staat voor een nieuwe klasse materialen. Supersterke textielachtige nanobuisjes met de uitstraling van katoen, het materiaal heeft een moleculaire ruggengraat die 100 keer sterker is dan staal. Boornitride nanobuisjes zijn even sterk als de bekendere koolstof nanobuisjes, maar veel hittebestendiger - tot 800° C of 1472° F in lucht. Het materiaal heeft ook een intrinsieke piëzo-elektrische functie, wat betekent dat het elektriciteit creëert door uitrekken of draaien. Deze en andere kenmerken van de multifunctionele nanobuis maken de technologie tot een uitstekende kandidaat voor toepassingen variërend van hitteschilden voor de volgende generatie ruimtevaartuigen, tot nieuwe mogelijkheden voor waterfiltratie - zelfs potentiële kankertherapieën.

BNNT-synthese-expertise is ontwikkeld door een samenwerking tussen het National Institute of Aerospace, NASA's Langley Research Center en Jefferson Labs - allemaal gevestigd in Hampton Roads. Voor het eerst geproduceerd in 1995 bij UC Berkley, hoogwaardig BNNT-materiaal is notoir moeilijk te maken omdat het syntheseproces volledig verschilt van koolstofnanobuisjes. Zelfs een jaar geleden, je zou letterlijk de wereldvoorraad van gesynthetiseerd hoogwaardig BNNT-materiaal in één hand kunnen houden in het eerste generatie NASA BNNT-lab. Deze zomer echter de wetenschappers van NIA en NASA schreven een nieuw hoofdstuk in het boek van BNNT-onderzoek.

In juli, Dr. Park en zijn collega's zetten de nieuwe BNNT-wetenschapsopstelling in de NIA Research and Innovation Laboratories aan voor de eerste testrun. De nieuwe kamer is voorzien van een extreem stabiele laser en kan BNNT-monsters produceren onder een druk tot 1000 psi. Tijdens de eerste run van de faciliteit, de experimentele opstelling leverde prachtige, lang, dunne, zeer kristallijne buizen die de toevallige waarnemer aan spinnenwebben zouden doen denken (Figuur 1). "Ook zonder optimalisatie, het was materiaal van zeer hoge kwaliteit, " merkte Dr. Park op. "Deze nieuwe faciliteit geeft ons een BNNT-synthesevermogen om zeer lange, nanobuisvezels met een zeer kleine diameter van een kwaliteit die overal ter wereld ongeëvenaard is."

Dat is nog maar het begin voor de mogelijkheden van het laboratorium en voor de toekomst van BNNT-toepassingen. Onderzoekers zijn nu hard aan het werk om de apparatuur en het productieproces te optimaliseren. De nieuwe op maat gemaakte hogedrukkamer heeft verschillende poorten om het syntheseproces te bewaken en te onderzoeken. "Dit in-situ diagnostische vermogen zal helpen om de groeimechanismen van BNNT voor de eerste keer te begrijpen en kan resulteren in een betere controle van de BNNT-materiaalproductie, wat leidt tot grootschalige productie van hoogwaardige BNNT's", zei Dr. Sivaram Arepalli, Vice-president van Onderwijs en Outreach bij NIA.

De beschikbaarheid van hoogwaardig BNNT-materiaal zal naar verwachting de komende jaren een significante impact hebben op nieuwe producten in de markt voor nanobuistoepassingen van meerdere miljarden dollars. Deze recente onderzoeksvooruitgang zou wel eens de weg kunnen effenen voor innovatieve toepassingen die het leven op aarde verbeteren en onze mogelijkheden om de ruimte te verkennen uitbreiden.