p (Phys.org) —Um laboratório da Rice University surgiu com uma maneira única de medir lotes de nanotubos de parede única que promete ajudar os pesquisadores e a indústria a fazer um uso mais eficiente do maravilhoso material de carbono. p Nanotubos cultivados em um único lote podem variar em comprimento de alguns nanômetros a milhares de nanômetros. Até agora, o único método prático para medi-los era por imagens com um caro microscópio de força atômica (AFM).

p Mas com a nova técnica do laboratório Rice do químico Bruce Weisman, revelado este mês na revista American Chemical Society ACS Nano , os pesquisadores poderão realizar essas análises mais rapidamente e com menos trabalho manual.

p O produto final é um histograma que mostra a distribuição de comprimentos em um lote de nanotubos que, individualmente, são 50, 000 vezes mais fino que um cabelo humano.

p Este é exatamente o tipo de coisa que os pesquisadores querem saber porque, mesmo nessa escala, os detalhes se avultam. Quando usado para entregar fitas de DNA ou drogas, por exemplo, nanotubos de carbono de parede única com 200-300 nanômetros de comprimento parecem mais fáceis de serem absorvidos pelas células. Outras aplicações requerem nanotubos mais longos, por exemplo, em materiais compostos de alta tecnologia para aeronaves e espaçonaves que precisam da resistência e eficiência de transferência de carga oferecidas por tubos mais longos.

p Jason Streit, um estudante de graduação e principal autor do artigo, passou dois anos desenvolvendo um método experimental e algoritmo de processamento de imagem capaz de selecionar e rastrear lotes de nanotubos flutuando em solução em um minúsculo poço, cerca de um milímetro de diâmetro e um pouco menos de dois micrômetros de profundidade.

p A técnica altamente automatizada permite que ele analise lotes de cerca de 800 nanotubos em duas horas.

p "A principal forma de medir comprimentos até agora tem sido com AFM, "disse ele." Por isso, você tem que preparar uma amostra, olhe ao microscópio, certifique-se de que os contaminantes foram removidos, gravar imagens e medir os comprimentos. Isso pode levar horas e horas para a maioria dos trabalhadores. "

p O novo processo, chamada de análise de comprimento por difusão de nanotubos (LAND), é muito mais simples. Embora observe apenas nanotubos semicondutores de parede única, que são naturalmente fluorescentes em comprimentos de onda do infravermelho próximo, deve ajudar os pesquisadores a simplificar a caracterização de lotes de nanotubos.

p "Comprimentos diferentes têm utilitários e funções diferentes nos aplicativos, "disse Weisman, professor de química e pioneiro na ciência da fluorescência dos nanotubos. "Alguns aplicativos precisam de um certo comprimento curto, enquanto há outros em que mais tempo é melhor. E atualmente, as distribuições de comprimento de nanotubos são mal controladas.

p "Portanto, um dos objetivos é obter mais controle sobre o comprimento de seus nanotubos, e para fazer isso você precisa desenvolver métodos de separação. Para desenvolver métodos de separação, você precisa de boas ferramentas de caracterização. "

p Co-autor Sergei Bachilo, um cientista pesquisador da Rice, comparou a necessidade de nanotubos de tamanhos diferentes a uma loja de calçados, onde um tamanho definitivamente não serve para todos. "Não funcionaria muito bem se a loja só tivesse sapatos de tamanho médio, " ele disse.

p Como poeira em um raio de luz, nanotubos em um ambiente líquido se movem devido ao movimento browniano. É esse movimento inerente que revela seus comprimentos. Então Streit grava um vídeo. Os filmes resultantes parecem um campo de estrelas piscando e vagando no céu noturno, mas, a partir desses quadros, ele é capaz de extrair trajetórias que lhe dizem quanto tempo cada nanotubo rastreado individualmente tem. O software também compila automaticamente os dados estatísticos para fazer o histograma.

p Alguns cálculos especiais são necessários para contabilizar os nanotubos que mostram "trajetórias fragmentadas, "quando um tubo desaparece atrás de outro ou sai do campo de visão por alguns quadros.

p The shorter nanotubes (below a few dozen nanometers in length) are hard to capture on video. "They're dimmer, and they move faster, so sometimes they're just a blur, " Weisman said. "One of the tricks Jason uses is to make the liquid in which they're moving more viscous" simply by adding a special sugar. "That slows them down enough to give us a better view.

p "We hope that this will be a valuable tool for basic and applied research, " Weisman said. "Right in our laboratory, we're already doing basic photophysical studies in which this method plays a crucial part.

p "Diagnostics that are slow and cumbersome just don't get used, " he said. "That's simply the truth. And when you convert to a method that's fast and easy, people will use it a lot more. It not only speeds things up, it leads scientists into activities they never would have undertaken before.

p "This is going to be an important method for a lot of what we do around here, and hopefully for other labs as well, "Weisman disse.