p (PhysOrg.com) - Uma equipe de pesquisadores envolvendo cientistas da Universidade de Nottingham mostrou pela primeira vez que reações químicas no nível nano que mudam a estrutura dos nanotubos de carbono podem ser desencadeadas por um 'ataque' de dentro. p A descoberta desafia o pensamento científico anterior de que a superfície interna das nanoestruturas ocas é quimicamente não reativa, restringindo amplamente seu uso ao de um recipiente inerte ou um "nano-reator" dentro do qual outras reações químicas podem ocorrer.

p Sua pesquisa, publicado no jornal Química da Natureza , mostra que nanotubos de carbono que tiveram suas estruturas alteradas são novos materiais interessantes que podem ser úteis no desenvolvimento de novas tecnologias para dispositivos de armazenamento de gás, sensores químicos e peças de dispositivos eletrônicos, como transistores.

p Dr. Andrei Khlobystov, da Escola de Química da Universidade, que liderou o trabalho em Nottingham, disse:“Há já algum tempo que é universalmente aceite que a superfície interna dos nanotubos de carbono - ou o lado côncavo - não é quimicamente reactivo, e, de fato, temos usado com sucesso nanotubos de carbono como nano-reatores.

p “No entanto, no decorrer desta nova pesquisa, fizemos a descoberta serendipita de que, na presença de metais de transição cataliticamente ativos dentro da cavidade do nanotubo, o próprio nanotubo pode estar envolvido em reações químicas inesperadas. ”

p Os nanotubos de carbono são nanoestruturas notáveis ​​com um diâmetro típico de 1-2 nanômetros, que é 80, 000 vezes menor que a espessura de um cabelo humano. O Dr. Khlobystov e seus associados de pesquisa estiveram recentemente envolvidos na descoberta - publicada na Nature Materials - que os nanotubos podem ser usados ​​como um catalisador para a produção de nanofibras, tiras de carbono atomicamente finas criadas a partir de átomos de carbono e enxofre. Essas nanofitas podem ser usadas como novos materiais para a próxima geração de computadores e dispositivos de armazenamento de dados mais rápidos, menor e mais poderoso.

p Nesta última pesquisa, os cientistas descobriram que um átomo individual do metal Rênio (Re) desencadeia uma reação química que leva à transformação da parede interna do nanotubo. Inicialmente, o ataque pelo Rênio cria um pequeno defeito na parede do nanotubo, que então se desenvolve gradualmente em uma protrusão de tamanho nanométrico, "comendo" átomos de carbono adicionais.

p A saliência, então, aumenta rapidamente de tamanho e se fecha, formando uma estrutura de carbono única apelidada de NanoBud, assim chamado porque a saliência no nanotubo de carbono se assemelha a um botão em uma haste.

p Anteriormente, Acredita-se que os nanobuds sejam formados fora do nanotubo por meio de reações na superfície externa com moléculas de carbono chamadas de fulerenos.

p O novo estudo demonstra pela primeira vez que eles podem ser formados por dentro, desde que um átomo de metal de transição com atividade catalítica adequada esteja presente dentro do nanotubo.

p Em colaboração com o grupo de Microscopia Eletrônica de Ciência de Materiais da Universidade de Ulm na Alemanha, os cientistas conseguiram até capturar "na câmera" a reação química do átomo do metal de transição com o nanotubo em tempo real no nível atômico usando a mais recente microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução com correção de aberração (AC-HRTEM). Seus vídeos mostram nanotubos com diâmetro de cerca de 1,5 nanômetros, enquanto os NanoBuds têm apenas 1 nanômetro de diâmetro.