p Os cientistas da Rice University conseguiram um avanço fundamental no desenvolvimento de um cabo que tornará possível uma rede elétrica eficiente do futuro. p O fio quântico poltrona (AQW) será uma trama de nanotubos metálicos que pode transportar eletricidade com perda insignificante em longas distâncias. Será um substituto ideal para a rede elétrica à base de cobre do país, que vaza eletricidade a uma estimativa de 5 por cento a cada 100 milhas de transmissão, disse o químico Andrew R. Barron, autor de um artigo sobre o último passo em frente publicado online pela revista American Chemical Society Nano Letters.

p Um obstáculo técnico principal no desenvolvimento deste "cabo milagroso, "Barron disse, é a fabricação de grandes quantidades de nanotubos de carbono de parede única metálicos, poltronas apelidadas por sua forma única. As poltronas são as melhores para transportar corrente, mas ainda não pode ser feito sozinho. Eles crescem em lotes com outros tipos de nanotubos e precisam ser separados, que é um processo difícil, visto que um cabelo humano tem 50 anos, 000 vezes maior do que um único nanotubo.

p O laboratório de Barron demonstrou uma maneira de pegar pequenos lotes de nanotubos individuais e torná-los dramaticamente maiores. Idealmente, nanotubos de poltrona longa podem ser cortados, semeado novamente com catalisador e crescido indefinidamente.

p O artigo foi escrito pelo estudante de graduação e primeiro autor Alvin Orbaek, estudante de graduação Andrew Owens e Barron, o Charles W. Duncan Jr.-Welch Professor de Química e professor de ciência dos materiais.

p A amplificação de nanotubos foi vista como um passo fundamental para a fabricação prática de AQW pelo falecido professor de Rice, o pioneiro da nanotecnologia e ganhador do Prêmio Nobel Richard Smalley, que trabalhou em estreita colaboração com o químico James Tour de Barron e Rice, o T.T. e W.F. Chao Chair in Chemistry, bem como professor de engenharia mecânica e ciência dos materiais e ciência da computação, traçar um caminho para o seu desenvolvimento.

p Barron encarregou Orbaek de seguir em frente quando ele se juntou ao laboratório há cinco anos. "Quando ouvi pela primeira vez sobre a Rice University, foi por causa de Rick Smalley e nanotubos de carbono, "disse Orbaek, um nativo da Irlanda. “Ele tinha uma grande presença global no que diz respeito à nanotecnologia, e isso me alcançou.

p "Fiquei muito feliz por vir aqui e descobrir que estaria trabalhando no crescimento de nanotubos relacionado ao trabalho de Smalley."

p Orbaek disse que não se afastou muito da direção original de Barron, que envolvia anexar quimicamente um catalisador de ferro / cobalto às extremidades dos nanotubos e, em seguida, ajustar a temperatura e o ambiente em que a amplificação poderia ocorrer.

p "Meu grupo, com o grupo de Smalley e Tour, demonstrou que você poderia fazer isso - mas na primeira demonstração, temos apenas um tubo para crescer em centenas ou milhares, "Disse Barron. Experimentos subsequentes aumentaram o rendimento, mas o crescimento do tubo foi mínimo. Em outras tentativas, o catalisador iria literalmente comer - ou "gravar" - os nanotubos, ele disse.

p Refinar o processo levou anos, mas a recompensa é clara porque até 90 por cento dos nanotubos em um lote agora podem ser amplificados em comprimentos significativos, Barron disse. Os últimos experimentos focaram em nanotubos de carbono de parede única de várias quiralidades, mas os pesquisadores acham que os resultados seriam ótimos, e provavelmente ainda melhor, com um lote de poltronas imaculadas.

p A chave era encontrar o equilíbrio certo de temperaturas, pressões, tempos de reação e razões de catalisador para promover o crescimento e retardar a corrosão, Barron disse. Enquanto o crescimento inicial ocorreu em 1, 000 graus Celsius, os pesquisadores descobriram que a etapa de amplificação exigia a redução da temperatura em 200 graus, além de ajustar a química para maximizar o rendimento.

p "O que estamos alcançando é aquele ponto ideal onde a maioria dos nanotubos cresce e nenhum deles grava, "Barron disse.

p Wade Adams, diretor do Instituto de Ciência e Tecnologia em nanoescala de Rice, Richard E. Smalley, e investigador principal do projeto AQW, comparou a técnica com a de fazer pão com fermento. "Você faz um pequeno lote de metais puros e depois o amplifica tremendamente para fazer uma grande quantidade. Este é um incremento importante no desenvolvimento da ciência para fazer AQW.

p Adams observou que oito professores do Rice e dezenas de seus alunos estão trabalhando em aspectos do AQW. "Nós sabemos como transformar nanotubos em fibras, e suas propriedades também estão melhorando rapidamente, ", disse ele." Tudo isso agora tem que se juntar em um grande programa para transformar fios quânticos em um produto que transportará grandes quantidades de eletricidade ao redor do mundo. "

p Barron e sua equipe continuam aprimorando o processo e esperam que no final do verão possam começar a amplificar nanotubos de poltrona com o objetivo de fabricar grandes quantidades de metais puros. "Estamos sempre aprendendo mais sobre os mecanismos pelos quais os nanotubos crescem, "disse Orbaek, que vê o jogo final como o desenvolvimento de uma única fornalha para cultivar nanotubos a partir do zero, cubra-os com um novo catalisador, amplificá-los e lançar um fluxo constante de fibra para cabos.

p "O que fizemos foi um passo de bebê, "disse ele." Mas verifica isso, no quadro geral, o fio quântico da poltrona é tecnicamente viável. "

p Orbaek disse que está entusiasmado por desempenhar um papel na obtenção da amplificação, que Smalley reconheceu como necessário para seu sonho de uma rede de energia eficiente que catalisaria soluções para muitos dos problemas do mundo.

p "Eu adoraria conhecê-lo agora para dizer, 'Ei, cara, você estava certo, '" ele disse.