p Nanofibras de carbono na interface entre substratos não condutores (esquerda) e condutores (direita) não se alinham com o campo elétrico (E), mas sim orientar ao longo das linhas de fluxo de íons. Controlar a direção do fluxo de íons fornece os meios para crescer nanofibras orientadas, mesmo em materiais isolantes, estendendo assim muito o espaço de aplicação para este importante material em nanoescala. Crédito:Anatoli Melechko, Universidade Estadual da Carolina do Norte
p Pesquisadores da North Carolina State University descobriram uma nova maneira de desenvolver nanofibras de carbono em um substrato transparente. O cultivo de tais revestimentos de nanofibras é importante para uso em novas ferramentas de pesquisa biomédica, células solares, revestimentos repelentes de água e outros. A técnica utiliza uma grade de cromo carregada, e depende de íons para garantir que as nanofibras sejam retas, em vez de curling - o que limita sua utilidade. p "Esta é a primeira vez, que eu conheço, onde alguém foi capaz de cultivar nanofibras de carbono em um substrato transparente, "diz o Dr. Anatoli Melechko, professor associado de ciência e engenharia de materiais na NC State e co-autor de um artigo que descreve a pesquisa. "Essas nanofibras podem ser usadas como ferramentas de entrega de genes. E um substrato transparente permite aos pesquisadores ver como as nanofibras interagem com as células, e para manipular essa interação. "
p Especificamente, as nanofibras podem ser revestidas com material genético e, em seguida, inseridas no núcleo de uma célula - por exemplo, para facilitar a pesquisa em terapia gênica. O substrato transparente melhora a visibilidade porque os pesquisadores podem iluminar através dele, criando melhor contraste e tornando mais fácil ver o que está acontecendo.
p Os pesquisadores também descobriram que os íons desempenham um papel fundamental para garantir que as nanofibras de carbono sejam retas. Para entender essa função, você precisa saber como a técnica funciona.
Pesquisadores do estado do NC descobriram uma nova maneira de desenvolver nanofibras de carbono em um substrato transparente. O cultivo de tais revestimentos de nanofibras é importante para uso em novas ferramentas de pesquisa biomédica, células solares, revestimentos repelentes de água e outros. A técnica utiliza uma grade de cromo carregada, e depende de íons para garantir que as nanofibras sejam retas, em vez de curling - o que limita sua utilidade. Crédito:Anatoli Melechko, Universidade Estadual da Carolina do Norte p As nanofibras são feitas através da distribuição uniforme de nanopartículas de níquel em um substrato feito de silício fundido (que é dióxido de silício puro). O substrato é então coberto com uma grade fina feita de cromo, que serve como um eletrodo. O substrato e a grade são então colocados em uma câmara a 700 graus Celsius, que é então preenchido com acetileno e gás amônia. A grade de cromo é um eletrodo carregado negativamente, e o topo da câmara contém um eletrodo carregado positivamente.
p A tensão elétrica é então aplicada aos dois eletrodos, criando um campo elétrico na câmara que excita os átomos do gás acetileno e amônia. Alguns dos elétrons desses átomos se separam, criando elétrons livres e átomos carregados positivamente chamados íons. Os elétrons livres aceleram ao redor da câmara, soltando ainda mais elétrons. Os íons carregados positivamente são atraídos para a grade carregada negativamente no chão da câmara.
p Enquanto isso, as nanopartículas de níquel estão servindo como catalisadores, reagindo com o carbono no gás acetileno (C
2 H
2 ) para criar nanofibras de carbono grafíticas. O catalisador passa pela ponta da nanofibra que se forma abaixo dele, como um pilar de crescimento rápido. O termo grafítico significa que as nanofibras possuem átomos de carbono dispostos em uma estrutura hexagonal - como a grafite.
p Um problema com o crescimento de nanofibras de carbono é que a superfície do catalisador pode ser obstruída por um filme de carbono que bloqueia a ação catalítica, impedindo o crescimento adicional de nanofibras. É aqui que entram esses íons.
p Os íons sendo atraídos para a grade de cromo estão se movendo muito rapidamente, e eles escolhem o caminho mais curto possível para alcançar o metal carregado negativamente. Em sua pressa para alcançar a grade, os íons muitas vezes colidem com os catalisadores de níquel, eliminando o excesso de carbono - e permitindo o crescimento de nanofibras.
p Como os íons estão sendo atraídos para a grade de cromo, o ângulo em que atingem os catalisadores depende de onde o catalisador está localizado em relação à grade. Por exemplo, se você está olhando para a grade, um catalisador à direita da grade parecerá estar inclinado para a direita - porque os íons teriam atingido o lado direito do catalisador na tentativa de alcançar a grade. Essas nanofibras ainda são retas - elas não se enrolam - elas simplesmente se inclinam em uma direção. A maior parte das nanofibras, Contudo, são retos e alinhados verticalmente.
p "Essa descoberta nos dá a oportunidade de criar novos reatores para a criação de nanofibras, construindo na grade de cromo, "Melechko diz.
