Een roman, potvormig, koolstof nanomateriaal ontwikkeld door onderzoekers van Kumamoto University, Japan is meerdere malen dieper dan elke eerder geproduceerde holle koolstofnanostructuur. Deze unieke eigenschap stelt het materiaal in staat om geleidelijk de daarin aanwezige stoffen af ​​te geven en zal naar verwachting gunstig zijn in toepassingen zoals medicijnafgiftesystemen.

Koolstof is een element dat licht is, overvloedig, heeft een sterke bindende kracht, en milieuvriendelijk. Het aanbod van op koolstof gebaseerde materialen zal naar verwachting wijdverbreid worden in de milieuvriendelijke samenleving van de toekomst. Onlangs, nanodeeltjes (een miljardste van een meter) koolstofmaterialen zijn ontwikkeld met lengtes, breedtes, of hoogten onder 100 nm. Deze materialen nemen extreme vormen aan, zoals minuscule korrelige stoffen, dunne plaatachtige stoffen, en slanke vezelachtige stoffen. Voorbeelden van deze nieuwe materialen zijn fullerenen, die holle kooiachtige koolstofmoleculen zijn; koolstof nanobuisjes, cilindrische nanostructuren van koolstofmoleculen; en grafeen, één atoom dikke platen koolstofmoleculen.

Waarom zijn deze minuscule stoffen nodig? Een reden is dat reacties met andere materialen veel groter kunnen zijn als een stof een groter oppervlak heeft. Bij het gebruik van nanomaterialen in plaats van bestaande materialen, het is mogelijk om het oppervlak aanzienlijk te veranderen zonder gewicht en volume te veranderen, waardoor zowel de grootte als de prestaties worden verbeterd. De ontwikkeling van koolstofnanomaterialen heeft nieuwe nanogestructureerde materialen opgeleverd met vormen en eigenschappen die bestaande materialen overtreffen.

Nutsvoorzieningen, onderzoek van het laboratorium van Kumamoto University's Associate Prof. Yokoi heeft geresulteerd in de succesvolle ontwikkeling van een koolstofnanomateriaal van het containertype met een veel diepere opening dan die in vergelijkbare materialen. Om het nieuwe materiaal te maken, onderzoekers gebruikten hun eigen, nieuw ontwikkelde methode van materiaalsynthese. Het containervormige nanomateriaal heeft een complexe vorm bestaande uit verschillende lagen gestapeld grafeen aan de onderkant, het lichaam, en de halsgebieden van de container, en de grafeenranden langs het buitenoppervlak van het lichaam bleken erg dicht te zijn. Dankzij deze innovatieve functies, Associate Prof. Yokoi en collega's noemden het materiaal de 'carbon nanopot'.

De koolstof nanopot heeft een buitendiameter van 20 ~ 40 nm, een binnendiameter van 5 ~ 30 nm, en een lengte van 100 ~ 200 nm. Tijdens de totstandkoming ervan, de koolstof nanopot is gekoppeld aan een koolstof nanovezel met een lengte van 20 ~ 100 m wat betekent dat de koolstof nanopot ook verkrijgbaar is als koolstof nanovezel. Op de kruising tussen nanopotjes, de bodem van de ene pot zit gewoon op de opening van de volgende zonder een grafeenbladverbinding te delen. Bijgevolg, het scheiden van nanopotjes is heel eenvoudig.

"Van een gedetailleerde oppervlakteanalyse, hydrofiele hydroxylgroepen werden gevonden geclusterd langs het buitenoppervlak van het koolstofnanopotlichaam, " zei Associate Prof. Yokoi. "Grafeen is echter meestal hydrofoob, als hydroxylgroepen dicht opeengepakt zijn op het buitenoppervlak van het lichaam, dat gebied zal hydrofiel zijn. Met andere woorden, koolstofnanopotjes kunnen een uniek nanomateriaal zijn met zowel hydrofobe als hydrofiele eigenschappen. We zijn momenteel bezig met het uitvoeren van een meer geavanceerde oppervlakteanalyse om die zekerheid te krijgen."

Omdat deze nieuwe koolstofnanopot een relatief diepe opening heeft, een van de verwachte toepassingen is het verbeteren van medicijnafgiftesystemen door te fungeren als een nieuwe basis voor medicijnen die in het lichaam worden gebracht en door het lichaam worden opgenomen.

Deze bevinding is gepost als een Invited Feature Paper in de Tijdschrift voor materiaalonderzoek , op 13 januari, 2016. Bovendien, de paper werd verkozen tot een belangrijk wetenschappelijk artikel in Vooruitgang in techniek (AIE) op 9 juli, 2016.