Stel je een doos voor die je in de muur steekt die je giftige lucht zuivert en je contant betaalt.

Dat is in wezen wat onderzoekers van Vanderbilt University produceerden nadat ze de blauwdruk hadden ontdekt om koolstofdioxide om te zetten in het meest waardevolle materiaal dat ooit is verkocht:koolstofnanobuisjes met kleine diameters.

Koolstofnanobuisjes zijn supermaterialen die sterker kunnen zijn dan staal en beter geleiden dan koper. De reden dat ze niet in elke toepassing voorkomen, van batterijen tot banden, is dat deze verbazingwekkende eigenschappen alleen in de kleinste nanobuisjes voorkomen, die extreem duur zijn. Het Vanderbilt-team heeft niet alleen laten zien dat ze deze materialen kunnen maken van koolstofdioxide dat uit de lucht wordt gezogen, maar hoe dit te doen op een manier die veel goedkoper is dan elke andere methode die er is.

Deze materialen, die universitair docent Werktuigbouwkunde Cary Pint "zwart goud, " zou het gesprek kunnen leiden van de negatieve impact van emissies naar hoe we ze kunnen gebruiken in toekomstige technologie.

"Een van de meest opwindende dingen van wat we hebben gedaan, is elektrochemie gebruiken om koolstofdioxide uit elkaar te halen in elementaire bestanddelen van koolstof en zuurstof en aan elkaar te hechten, met nanometerprecisie, die koolstofatomen in nieuwe vormen van materie, Pint zei. "Dat opent de deur naar het kunnen genereren van echt waardevolle producten met koolstofnanobuisjes.

"Deze kunnen een revolutie teweegbrengen in de wereld."

In een vandaag gepubliceerd rapport in ACS toegepaste materialen en interfaces , Pint, interdisciplinaire materiaalkunde Ph.D. student Anna Douglas en hun team beschrijven hoe kleine nanodeeltjes 10, 000 keer kleiner dan een mensenhaar kan worden geproduceerd uit coatings op roestvrijstalen oppervlakken. De sleutel was om ze klein genoeg te maken om waardevol te zijn.

"De goedkoopste koolstofnanobuisjes op de markt kosten ongeveer $ 100-200 per kilogram, " zei Douglas. "Onze onderzoeksvooruitgang toont een manier aan om koolstofnanobuisjes te synthetiseren die van betere kwaliteit zijn dan deze materialen, tegen lagere kosten en met behulp van koolstofdioxide dat uit de lucht wordt opgevangen."

Maar het maken van kleine nanobuisjes is geen sinecure. Het onderzoeksteam toonde aan dat een proces dat Ostwald-rijping wordt genoemd - waarbij de nanodeeltjes die de koolstofnanobuisjes laten groeien in grootte veranderen naar grotere diameters - een belangrijke kanshebber is tegen het produceren van de oneindig meer bruikbare grootte. Het team toonde aan dat ze dit gedeeltelijk konden oplossen door elektrochemische parameters af te stemmen om deze vervelende grote nanodeeltjes te minimaliseren.

Deze kerntechnologie leidde ertoe dat Pint en Douglas samen SkyNano LLC oprichtten, een bedrijf dat zich richt op het voortbouwen op de wetenschap van dit proces om producten van deze materialen op te schalen en te commercialiseren.

"Wat we hebben geleerd, is de wetenschap die de deur opent om nu enkele van de meest waardevolle materialen in onze wereld te bouwen, zoals diamanten en enkelwandige koolstofnanobuizen, van koolstofdioxide dat we via ons proces uit de lucht halen, ' zei Pint.