p Assim como muitos de nós podemos estar resignados com os saleiros entupidos ou o tráfego da hora do rush, aqueles que trabalham para explorar as propriedades especiais dos nanotubos de carbono normalmente dão de ombros quando esses menores cilindros se enchem de água durante o processamento. Mas para os praticantes de nanotubos que alcançaram seu limite Popeye e "não aguentam mais, "o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) criou um modelo barato, estratégia rápida e eficaz que aumenta de forma confiável a qualidade e a consistência dos materiais - importante para usá-los com eficácia em aplicativos como novas tecnologias de computação. p Para evitar o enchimento dos núcleos dos nanotubos de carbono de parede única com água ou outras substâncias prejudiciais, os pesquisadores do NIST aconselham pré-enchê-los intencionalmente com um produto químico desejado de propriedades conhecidas. Essa etapa antes de separar e dispersar os materiais, geralmente feito na água, produz uma coleção consistentemente uniforme de nanotubos. Em quantidade e qualidade, os resultados são superiores aos nanotubos cheios de água, especialmente para aplicações ópticas, como sensores e fotodetectores.

p A abordagem abre um caminho direto para a engenharia das propriedades dos nanotubos de carbono de parede única - folhas enroladas de átomos de carbono organizadas como tela de arame ou favos de mel - com propriedades novas ou aprimoradas.

p "Essa abordagem é tão fácil, barato e amplamente útil que não consigo pensar em uma razão para não usá-lo, "disse o engenheiro químico do NIST, Jeffrey Fagan.

p Em seus experimentos de prova de conceito, a equipe do NIST inseriu mais de 20 compostos diferentes em uma variedade de nanotubos de carbono de parede única com um diâmetro interno que variava de mais de 2 a cerca de 0,5 nanômetros. Liderado pelo pesquisador visitante Jochen Campo, os cientistas testaram sua estratégia usando hidrocarbonetos chamados alcanos como cargas.

p Os alcanos, que incluem compostos familiares como propano e butano, serviu para tornar os interiores dos nanotubos não reativos. Em outras palavras, os nanotubos cheios de alcanos se comportavam quase como se estivessem vazios - precisamente o objetivo de Campo, Fagan e colegas.

p Comparado com nanotubos cheios de água e possivelmente íons, ácidos e outros produtos químicos indesejados encontrados durante o processamento, nanotubos vazios possuem propriedades muito superiores. Por exemplo, quando estimulado pela luz, nanotubos de carbono vazios apresentam fluorescência muito mais brilhante e com sinais mais nítidos.

p Ainda, "ingestão espontânea" de água ou outros solventes pelos nanotubos durante o processamento é um "fenômeno endêmico, mas frequentemente negligenciado, com fortes implicações para o desenvolvimento de aplicações de nanotubos, "a equipe do NIST escreveu em um artigo recente em Horizontes em nanoescala .

p Talvez por causa do custo adicional e do esforço necessário para filtrar e reunir nanotubos, os pesquisadores tendem a tolerar lotes mistos de nanotubos de carbono de parede única não preenchidos (vazios) e, em sua maioria, preenchidos. A separação de nanotubos não preenchidos dessas misturas requer equipamentos de ultracentrífuga caros e, mesmo assim, o rendimento é de apenas cerca de 10 por cento, Estimativas de campo.

p “Se o seu objetivo é usar nanotubos para circuitos eletrônicos, por exemplo, ou para agentes de contraste de imagem anticâncer fluorescentes, então você precisa de quantidades muito maiores de materiais de composição e qualidade consistentes, "Campo explicou, que estava explorando essas aplicações enquanto fazia pesquisa de pós-doutorado na Universidade de Antuérpia. "Esta necessidade específica inspirou o desenvolvimento do novo método de pré-enchimento fazendo a pergunta, podemos colocar algum produto químico passivo no nanotubo, em vez de manter a água fora. "

p Desde os primeiros experimentos simples, a resposta foi sim. E os benefícios podem ser significativos. Em experimentos de fluorescência, nanotubos cheios de alcanos emitiram sinais duas a três vezes mais fortes do que aqueles emitidos por nanotubos cheios de água. O desempenho se aproximou do de nanotubos vazios - o padrão ouro para essas comparações.

p Tão importante, a estratégia de pré-enchimento desenvolvida pelo NIST é controlável, versáteis e facilmente incorporados aos métodos existentes para processamento de nanotubos de carbono de parede única, de acordo com os pesquisadores.