p Nanotubos de nitreto de boro são preparados para se tornarem blocos de construção eficazes para compósitos e materiais poliméricos de próxima geração com base em uma nova descoberta na Rice University - e em uma anterior. p Cientistas do conhecido por nano Rice descobriram uma maneira de aprimorar uma classe única de nanotubos usando um processo químico pioneiro na universidade. O laboratório Rice do químico Angel Martí aproveitou o processo de reação Billups-Birch para aprimorar os nanotubos de nitreto de boro.

p O trabalho é descrito na revista American Chemical Society. Nanomateriais aplicados ACS .

p Nanotubos de nitreto de boro, como seus primos de carbono, são folhas enroladas de matrizes hexagonais. Ao contrário dos nanotubos de carbono, eles são híbridos eletricamente isolantes feitos de átomos alternados de boro e nitrogênio.

p Os nanotubos de isolamento que podem ser funcionalizados serão um bloco de construção valioso para projetos de nanoengenharia, Disse Martí. "Os nanotubos de carbono têm propriedades excelentes, mas você só pode obtê-los em tipos condutores semicondutores ou metálicos, "Ele disse." Nanotubos de nitreto de boro são materiais complementares que podem preencher essa lacuna. "

p Até agora, esses nanotubos têm resistido firmemente à funcionalização, a "decoração" de estruturas com aditivos químicos que permite sua customização para as aplicações. As próprias propriedades que dão aos nanotubos de nitreto de boro força e estabilidade, especialmente em altas temperaturas, também os tornam difíceis de modificar para seu uso na produção de materiais avançados.

p Mas a reação Billups-Birch desenvolvida pelo Professor Emérito de Química do Rice, Edward Billups, que libera elétrons para se ligarem a outros átomos, permitiu que Martí e o autor principal Carlos de los Reyes dessem aos nanotubos de nitreto de boro eletricamente inertes uma carga negativa.

p Este, por sua vez, abriu-os para funcionalização com outras pequenas moléculas, incluindo cadeias de carbono alifáticas.

p "Funcionalizar os nanotubos modifica ou ajusta suas propriedades, "Martí disse." Quando estão puros, são dispersíveis na água, mas uma vez que anexamos essas cadeias de alquil, eles são extremamente hidrofóbicos (evitam água). Então, se você os colocar em solventes muito hidrofóbicos, como aqueles com hidrocarbonetos de cadeia longa, eles são mais dispersíveis do que sua forma original.

p "Isso nos permite ajustar as propriedades dos nanotubos e tornará mais fácil dar o próximo passo em direção aos compósitos, "disse ele." Por isso, os materiais precisam ser compatíveis. "

p Depois que ele descobriu o fenômeno, de los Reyes passou meses tentando reproduzi-lo de forma confiável. “Teve um período em que eu tinha que fazer uma reação todos os dias para conseguir reprodutibilidade, "disse ele. Mas isso acabou por ser uma vantagem, pois o processo demorou apenas cerca de um dia do início ao fim. “Essa é a vantagem sobre outros processos para funcionalizar nanotubos de carbono. Existem alguns que são muito eficazes, mas podem demorar alguns dias. "

p O processo começa com a adição de amônia pura aos nanotubos e o resfriamento a -70 graus Celsius (-94 graus Fahrenheit). “Quando se combina com o sódio, lítio ou potássio - usamos lítio - ele cria um mar de elétrons, "Martí disse." Quando o lítio se dissolve na amônia, ele expulsa os elétrons. "

p Os elétrons liberados rapidamente se ligam aos nanotubos e fornecem ganchos para outras moléculas. De los Reyes aprimorou Billups-Birch quando descobriu que adicionar as cadeias de alquil lentamente, ao invés de tudo de uma vez, melhorou sua capacidade de ligação.

p Os pesquisadores também descobriram que o processo é reversível. Ao contrário dos nanotubos de carbono que queimam, nanotubos de nitreto de boro podem suportar o calor. Colocar tubos de nitreto de boro funcionalizados em um forno a 600 graus Celsius (1, 112 graus Fahrenheit) retirou-lhes as moléculas adicionadas e as devolveu ao seu estado quase primitivo.

p “Chamamos isso de desfuncionalização, "Martí disse." Você pode funcionalizá-los para uma aplicação e, em seguida, remover os grupos químicos para recuperar o material puro. Isso é outra coisa que o material traz que é um pouco diferente. "