Zenuwagentia behoren tot 's werelds meest gevreesde chemische wapens, maar wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben een manier aangetoond om koolstofnanobuisjes te ontwerpen om de moleculen van een grote klasse van deze chemicaliën te ontmantelen. In principe, ze zeggen, de nanobuisjes zouden in kleding kunnen worden geweven die de zenuwgassen bij contact vernietigt voordat ze de huid bereiken.

De experimenten van het team laten zien dat nanobuisjes - speciale moleculen die lijken op cilinders van kippengaas - kunnen worden gecombineerd met een op koper gebaseerde katalysator die in staat is een belangrijke chemische binding te verbreken in de klasse van zenuwagentia die Sarin omvat. Een kleine hoeveelheid katalysator kan deze binding in een groot aantal moleculen verbreken, waardoor een zenuwgas mogelijk veel minder schadelijk is. Omdat nanobuisjes het afbraakvermogen van de katalysator verder verbeteren en gemakkelijk in stof kunnen worden geweven, de NIST-teamleden zeggen dat de bevindingen kunnen helpen bij de bescherming van militair personeel dat betrokken is bij opruimingsoperaties.

Sarin - gebruikt bij een aanslag in de metro in Tokio in 1995 - is een van de dodelijke zenuwgas van een groep die organofosfaten wordt genoemd. Velen zijn geclassificeerd als massavernietigingswapens. Hoewel organofosfaten schadelijk zijn bij inademing, ze zijn ook gevaarlijk als ze door de huid worden opgenomen, en kan zelfs opnieuw uit kleding worden verwijderd als het niet grondig wordt ontsmet.

Om zichzelf te beschermen tijdens onderzoek, het team werkte niet met echte zenuwgassen, maar gebruikte in plaats daarvan een "nabootsend molecuul" dat een chemische binding bevat die identiek is aan die in organofosfaten. Het verbreken van deze binding splitst het molecuul in stukken die veel minder gevaarlijk zijn.

Het team ontwikkelde een manier om het katalysatormolecuul aan de nanobuisjes te hechten en testte vervolgens de effectiviteit van het buis-katalysatorcomplex om de bindingen te verbreken. Om de test uit te voeren, het complex werd op een klein vel papier afgezet en in een oplossing gedaan die het nabootsende molecuul bevatte. Ter vergelijking, de katalysator zonder nanobuisjes werd gelijktijdig in een andere oplossing getest. Daarna was het een kwestie van roeren en kijken naar scheikunde in actie.

"De oplossing was aanvankelijk transparant, bijna als water, " zegt John Heddleston van het team, "maar zodra we het papier toevoegden, de oplossing begon geel te worden naarmate het afbraakproduct zich ophoopte. Het meten van deze kleurverandering in de tijd vertelde ons de hoeveelheid en snelheid van katalyse. Binnen een uur begonnen we een merkbaar verschil te zien, en hoe langer we het verlieten, hoe geler het werd." Het katalysator-nanobuiscomplex presteerde veel beter dan de katalysator alleen.

Hoofdonderzoeker Angela Hight Walker zegt dat er verschillende vragen moeten worden beantwoord voordat katalytische nanobuisjes in kleding verschijnen, bijvoorbeeld of het beter is om de katalysator aan de nanobuisjes toe te voegen voor of nadat ze in de stof zijn geweven.

"We willen ook manieren vinden om de katalytische reactie sneller te laten verlopen, wat altijd beter is, " zegt Hight Walker. "Maar onze onderzoeksgroep richt zich al jaren op de fundamentele wetenschap van nanodeeltjes, dus we zijn in een goede positie om deze vragen te beantwoorden."