(Phys.org) - Pesquisadores da North Carolina State University demonstraram que nanofibras de carbono alinhadas verticalmente (VACNFs) podem ser fabricadas usando ar ambiente, tornando o processo de fabricação mais seguro e menos caro. VACNFs são promissores para uso em ferramentas de entrega de genes, sensores, baterias e outras tecnologias.

As técnicas convencionais para a criação de VACNFs dependem do uso de gás amônia, que é tóxico. E embora o gás de amônia não seja caro, não é grátis.

"Esta descoberta torna a fabricação de VACNF mais segura e barata, porque você não precisa levar em consideração os riscos e custos associados ao gás amônia, "diz o Dr. Anatoli Melechko, professor associado adjunto de ciência e engenharia de materiais na NC State e autor sênior de um artigo sobre o trabalho. "Isso também aumenta a possibilidade de crescimento de VACNFs em uma escala muito maior."

No método mais comum de fabricação de VACNF, um substrato revestido com nanopartículas de níquel é colocado em uma câmara de vácuo e aquecido a 700 graus Celsius. A câmara é então preenchida com gás amônia e acetileno ou gás acetona, que contêm carbono. Quando uma tensão é aplicada ao substrato e um ânodo correspondente na câmara, o gás é ionizado. Isso cria plasma que direciona o crescimento da nanofibra. As nanopartículas de níquel livres de átomos de carbono, que começam a formar VACNFs sob as nanopartículas de catalisador de níquel. Contudo, se muito carbono se formar nas nanopartículas, ele pode se acumular e obstruir a passagem dos átomos de carbono para as nanofibras em crescimento.

O papel da amônia neste processo é evitar que o carbono forme uma crosta nas nanopartículas, o que impediria a formação de VACNFs.

"Não pensamos que poderíamos cultivar VACNFs sem amônia ou gás hidrogênio, "Melechko diz. Mas ele tentou mesmo assim.

A equipe de Melechko tentou a técnica de vácuo convencional, usando acetona gasosa. Contudo, eles substituíram o gás amônia pelo ar ambiente - e funcionou. O tamanho, a forma e o alinhamento dos VACNFs eram consistentes com os VACNFs produzidos usando técnicas convencionais.

"Fizemos isso usando a técnica de vácuo sem amônia, "Diz Melechko." Mas isso cria a possibilidade teórica de cultivar VACNFs sem uma câmara de vácuo. Se isso pode ser feito, você seria capaz de criar VACNFs em uma escala muito maior. "

Melechko também destaca o papel de dois alunos do ensino médio envolvidos no trabalho:A. Kodumagulla e V. Varanasi, que são os principais autores do artigo. "Esta descoberta não teria acontecido se não fosse pela abordagem do problema, que estava livre de quaisquer preconceitos, "Melechko diz." Acho que eles são futuros engenheiros de materiais. "

O papel, "Aerossíntese:crescimento de nanofibras de carbono alinhadas verticalmente com plasma de ar DC, "é publicado online em Nanomateriais e nanotecnologia .