Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores liderada pela Northeastern University desenvolveu um novo método para construir de forma controlada junções inter-nanotubos precisas e uma variedade de estruturas de nanocarbono em arranjos de nanotubos de carbono. O método, os pesquisadores dizem, é fácil e facilmente escalável, que lhes permitirá adaptar as propriedades físicas das redes de nanotubos para uso em aplicações que variam de dispositivos eletrônicos a materiais compostos reforçados com CNT encontrados em tudo, de carros a equipamentos esportivos.

Suas descobertas foram publicadas na segunda-feira no jornal Nature Communications . O artigo - intitulado "Esculpir ligações de carbono para transformação alotrópica por meio da reengenharia de estado sólido do carbono-sp2" - foi coautor de pós-doutorandos, alunos, e os principais pesquisadores da CNT da Northeastern University, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e o Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, cuja especialidade vai desde física e engenharia mecânica até ciência de materiais e engenharia elétrica.

O arquiteto-chefe do novo método da equipe para a reengenharia de ligações de carbono foi Hyunyoung Jung, o principal autor do artigo e pós-doutorado no laboratório do co-autor Yung Joon Jung, um especialista em nanofabricação e professor associado de engenharia mecânica e industrial.

Hyunyoung descobriu que a aplicação controlada, a alternância de pulsos de voltagem em redes de nanotubos de carbono de parede única transformou-os em CNTs de parede única de diâmetro maior; CNTs de paredes múltiplas de diferentes morfologias; ou nanorribbons de grafeno multicamadas.

O novo método de reconstrução - ao contrário das tentativas anteriores de fundir nanotubos - evita produtos químicos agressivos e temperaturas extremamente altas, tornando a técnica de engenharia de estado sólido eminentemente propícia à escalabilidade. O que mais, o novo método produz junções moleculares cujas condutividades elétrica e térmica são muito superiores em comparação com a rede CNT montada sem junção.

Suas propriedades físicas robustas, os pesquisadores dizem, tornam essas junções inter-nanotubos perfeitas para o reforço de materiais compósitos que requerem resistência mecânica, incluindo raquetes de tênis, clubes de golfe, carros, e até aviões, onde as fibras de carbono estão sendo usadas. "Usar esses materiais para componentes mecânicos pode tornar carros mais leves ou outras estruturas mecânicas sem sacrificar a resistência, "Yung Joon explicou.

Os pesquisadores descreveram a utilidade de seu trabalho inovador por meio do uso de uma metáfora em que os nanotubos de carbono eram tijolos de construção de paredes. Forme uma parede empilhando tijolos individuais uns sobre os outros, eles disseram, e observe a parede desabar. Mas construa uma parede colocando cimento entre os tijolos e maravilhe-se com a força indomável do maior, única unidade.

"Pegamos as lacunas com cimento, "disse o co-autor Swastik Kar, um professor assistente de física no Nordeste, de acordo com a metáfora. "Começamos com nanotubos de carbono de parede simples, " ele adicionou, "e então usou esse método pioneiro para reuni-los."

Além de Kar, Hyunyoung, e Yung Joon, os co-autores nordestinos do jornal incluíram Younglae ​​Kim, um ex-aluno de pós-graduação, e Sanghyung Hong, candidato a doutorado no laboratório de Yung Joon Jung. "O professor Kar's e nossos grupos têm tido uma colaboração muito forte por muitos anos, "Yung Joon disse." Esta pesquisa reúne especialistas de várias disciplinas não apenas para produzir um artigo de alto impacto, mas também para gerar propriedade intelectual. "