(Phys.org) —O que acontece quando você dispara nanotubos de carbono com paredes múltiplas (MWCNTs) de uma arma em um alvo de alumínio a uma velocidade de mais de 15, 000 mph? Os cientistas finalmente têm a resposta. Se um nanotubo atinge o alvo em um ângulo de 90 ° (frontal), ele vai quebrar e deformar drasticamente. Contudo, se for paralelo ao alvo no momento do impacto, o nanotubo vai descompactar, resultando em uma nanofita de grafeno 2D. Esta observação é inesperada, já que simulações anteriores mostraram que os nanotubos se quebram quando submetidos a grandes forças mecânicas.

Pesquisadores Sehmus Ozden, et al., na Rice University em Houston, Texas, NÓS; a Universidade Estadual de Campinas em Campinas, Brasil; e o Instituto Indiano de Ciência em Bangalore, Índia, publicaram um artigo sobre os resultados de seus experimentos de colisão de nanotubos de alto impacto em uma edição recente da Nano Letras .

Em seu estudo, os pesquisadores embalaram MWCNTs como pelotas na câmara de vácuo de uma arma leve de gás, um dispositivo que é comumente usado para experimentos de impacto de hipervelocidade. Os peletes eram compostos principalmente de pacotes MWCNT não orientados, com cada pelota tendo uma forma esférica.

Como não foi possível observar diretamente o impacto devido ao pequeno tamanho e alta velocidade dos nanotubos, os pesquisadores analisaram as diferenças nos nanotubos usando um microscópio eletrônico de transmissão antes e depois do impacto para extrair informações úteis sobre o que ocorre durante o impacto. Eles também realizaram simulações de dinâmica molecular para entender melhor o efeito do impacto.

Embora cada feixe de nanotubos (o pellet) tenha sido disparado perpendicularmente ao alvo, os nanotubos individuais alinhados aleatoriamente impactaram o alvo em diferentes ângulos. Os pesquisadores descobriram que o ângulo de impacto tem um grande efeito nos resultados da colisão. Em um ângulo de impacto de 90 °, os nanotubos deformados ao longo da direção radial, essencialmente sendo esmagado como a frente de um carro em uma colisão frontal. Em um ângulo de impacto de 45 °, os nanotubos ficaram parcialmente deformados e parcialmente descompactados.

Em um ângulo de 0 °, os nanotubos foram completamente descompactados quando disparados contra o alvo de alumínio. Os pesquisadores explicam que a descompactação ocorre na escala de femtossegundos. Nesse curto espaço de tempo, muitos átomos ao longo do lado do nanotubo ficam estressados ​​devido ao impacto, resultando na quebra das ligações de carbono em linha reta ao longo da lateral do nanotubo.

Nos ângulos de impacto de 90 ° e 45 °, por outro lado, menos átomos foram envolvidos no impacto, portanto, o estresse estava mais concentrado em menos átomos. Muitos desses átomos acabaram sendo ejetados do nanotubo, em vez de ter suas amarras perfeitamente quebradas como no cenário de ângulo de impacto de 0 °.

Descompactar nanotubos de carbono para criar nanofitas de grafeno 2D é muito útil em nanociência, mas, até agora, normalmente foi conseguido com contaminantes químicos que deixam contaminantes. Ao demonstrar pela primeira vez que os nanotubos podem ser rapidamente descompactados por meios mecânicos, o novo estudo oferece um "corte limpo" - um limpo, maneira livre de produtos químicos para produzir nanofitas de grafeno de alta qualidade. Como os pesquisadores explicaram, As nanofitas de grafeno têm certas vantagens sobre os nanotubos e o grafeno que as tornam atraentes para aplicações.

"Nanofitas de grafeno são bons candidatos para materiais ativos em eletrônica, sendo o canal de transistores de efeito de campo, "o co-autor Dr. Robert Vajtai da Rice University disse Phys.org . “Eles são superiores aos nanotubos de carbono, como seu bandgap é mais previsível. Também, eles são superiores ao próprio grafeno, pois o grafeno não tem bandgap, mas fazer uma faixa estreita em escala nanométrica abre o bandgap por causa do confinamento quântico, por isso é um semicondutor. "

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