p Um pipefitter sabe como fazer um corte exato em uma haste de metal. Mas é muito mais difícil imaginar um corte preciso em um nanotubo de carbono, com diâmetro de 1/50, 000º espessura de um cabelo humano. p Em artigo publicado este mês na revista britânica Anais da Royal Society A , pesquisadores da Brown University e da Coreia documentaram pela primeira vez como os nanotubos de carbono de parede única são cortados, uma descoberta que pode levar a uma produção mais precisa, nanotubos de alta qualidade. Essas melhorias na fabricação provavelmente tornariam os nanotubos mais atraentes para uso na indústria automotiva, biomedicina, eletrônicos, energia, ótica e muitos outros campos.

p "Agora podemos projetar a taxa de corte e os diâmetros que queremos cortar, "disse Kyung-Suk Kim, professor de engenharia na Escola de Engenharia de Brown e autor correspondente no artigo.

p Os fundamentos da fabricação de nanotubos de carbono são conhecidos. Folhas finas de grafeno de átomo único são imersas em solução (geralmente água), fazendo com que pareçam um prato de espaguete emaranhado. O amontoado de nanotubos é então explodido por ondas sonoras de alta intensidade que criam cavidades (ou vácuos parciais) na solução. As bolhas que surgem dessas cavidades se expandem e colapsam tão violentamente que o calor no núcleo de cada bolha pode chegar a mais de 5, 000 graus Kelvin, perto da temperatura na superfície do sol. Enquanto isso, cada bolha se comprime a uma aceleração 100 bilhões de vezes maior que a gravidade. Considerando a incrível energia envolvida, não é surpreendente que os tubos tenham comprimentos aleatórios. Os técnicos usam peneiras para obter tubos do comprimento desejado. A técnica é inexata em parte porque ninguém tinha certeza do que causou a fratura dos tubos.

p Cientistas de materiais inicialmente pensaram que as temperaturas superaquecidas causavam o rompimento dos nanotubos. Um grupo de pesquisadores alemães propôs que foram os estrondos sônicos causados ​​pelo colapso das bolhas que separaram os tubos, como uma corda puxada com tanta violência em cada extremidade que eventualmente se rasga.

p Kim, Huck Beng Chew, pesquisador de pós-doutorado de Brown, e engenheiros do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia decidiram investigar mais. Eles criaram simulações de dinâmica molecular complexa usando uma série de supercomputadores para descobrir o que causou a quebra dos nanotubos de carbono. Eles descobriram que, em vez de serem separados, como os pesquisadores alemães pensaram, os tubos estavam sendo fortemente comprimidos de ambas as extremidades. Isso causou uma flambagem em uma seção de aproximadamente cinco nanômetros ao longo dos tubos, chamada de zona de concentração de compressão. Nessa zona, o tubo é torcido em dobras alternadas de ângulo de 90 graus, de modo que se parece bastante com uma hélice.

p Essa descoberta ainda não explica totalmente como os tubos são cortados. Por meio de simulações mais computadorizadas, o grupo aprendeu que a poderosa força exercida pelas explosões sônicas das bolhas fazia com que os átomos fossem disparados da estrutura em forma de rede do tubo como as balas de uma metralhadora.

p "É quase como se uma laranja estivesse sendo espremida, e o líquido está saindo para o lado, "Kim disse." Este tipo de fratura por ejeção de átomo compressivo nunca foi observado antes em qualquer tipo de material. "

p A equipe confirmou as simulações computadorizadas por meio de testes de laboratório envolvendo sonicação e microscopia eletrônica de nanotubos de carbono de parede única.

p O grupo também aprendeu que o corte de nanotubos de carbono de parede única usando ondas sonoras na água cria várias dobras, ou áreas dobradas, ao longo do comprimento dos tubos. As torções são "junções intramoleculares altamente atraentes para a construção de eletrônicos em escala molecular, "escreveram os pesquisadores.