(Phys.org) — Een team van onderzoekers met leden uit Zwitserland en Duitsland heeft een methode ontwikkeld voor het produceren van een specifiek enkelwandig koolstofnanobuisje met een vooraf gedefinieerde structuur. Ze beschrijven de procedure in hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Natuur . James Tour biedt een News &Views-stuk in hetzelfde tijdschrift waarin het baanbrekende werk van het team wordt besproken.

Koolstof nanobuisjes, zoals de meesten weten, zijn buizen gemaakt van alleen koolstofatomen, en hebben vaak muren die slechts één atoom dik zijn (bekend als enkelwandig). Door hun unieke eigenschappen, onderzoekers hebben ze gemaakt en gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, variërend van zonnecellen, om detectoren en sensoren te verlichten. Een ernstige belemmering voor het wijdverbreide gebruik ervan was het onvermogen om enkelwandige koolstofnanobuizen massaal te produceren die allemaal bijna precies hetzelfde zijn. Door ze met conventionele methoden te kweken, ontstaan ​​nanobuisjes met een verscheidenheid aan verschillende vormen en maten, dus het gebruik ervan vereist het scheiden van degenen die aan de specificaties voldoen, een tijdrovend en kostbaar proces. In deze nieuwe poging het onderzoeksteam heeft een manier ontwikkeld om een ​​"batch" nanobuisjes te produceren die allemaal dezelfde kenmerken hebben.

Soorten koolstofnanobuisjes worden per soort gedefinieerd, elk heeft wat bekend staat als een chiraliteitsindex die uit twee cijfers bestaat:de ene beschrijft de buisdiameter, de ander de hoek van de wanden ten opzichte van de basis wanneer de buis is opgerold. Om nanobuisjes in één keer te maken die allemaal hetzelfde zijn, zou betekenen dat je een batch moet maken die allemaal van dezelfde soort is met de came-chiraliteitsindex. Om dat te laten gebeuren, het team begon met vooraf gedefinieerde "zaden" - organische moleculen die speciaal voor het doel zijn gemaakt, met behulp van een meerstappenproces. De zaden werden op een platina-oppervlak geplaatst en vervolgens werd het hele werk verwarmd tot 500 ° Celsius - ethanol werd gebruikt als bron voor de koolstofatomen. Zoals de onderzoekers uitleggen, het is de rangschikking van de atomen in zaden die de soort nanobuisjes bepaalt die groeien. In hun experimenten, ze kweekten koolstofnanobuisjes met een (6, 6) chiraliteitsindex.

Het proces is niet zonder problemen, natuurlijk, de resulterende nanobuisjes komen er allemaal rechtop uit, die de neiging hebben zich te bundelen naarmate ze langer worden - dat kan voor sommige processen problemen opleveren. Ook, de hoeveelheid materiaal die voor de basis wordt gebruikt, is aanzienlijk groter dan voor conventionele methoden, wat extra kosten met zich meebrengt. Ondanks deze beperkingen, de prestatie van het team wordt beschouwd als een belangrijke doorbraak in het maken van enkelwandige koolstofnanobuisjes.

© 2014 Fys.org