p Um pesquisador da Universidade de Wyoming e sua equipe mostraram, pela primeira vez, a capacidade de alinhar globalmente nanotubos de carbono de parede única ao longo de um eixo comum. Esta descoberta pode ser valiosa em muitas áreas da tecnologia, como eletrônicos, ótica, materiais compósitos, nanotecnologia e outras aplicações da ciência dos materiais. p "Ao contrário dos esforços anteriores para alinhar nanotubos usando filtração de solução de nanotubos, criamos um sistema automatizado que poderia criar vários filmes alinhados ao mesmo tempo, "diz William Rice, um professor assistente no Departamento de Física e Astronomia da UW. "Automatizar o sistema de filtragem também teve o efeito de poder controlar com precisão a taxa de fluxo de filtragem, que produziu um alinhamento superior. "

p Rice foi o autor correspondente de um artigo, intitulado "Global Alignment of Solution-Based, Filmes de nanotubo de carbono de parede única via filtração controlada por visão de máquina, "que foi publicado em 9 de outubro na versão impressa de Nano Letras , um jornal internacional que reporta sobre pesquisa fundamental e aplicada em todos os ramos da nanociência e nanotecnologia. Uma versão online do jornal apareceu no mês passado.

p Joshua Walker, um doutorado em física do terceiro ano. estudante de Cheyenne, foi o autor principal do artigo. Valerie Kuehl, um Ph.D. do terceiro ano estudante de química de Beulah, Colo., foi um autor colaborador do artigo.

p Nanotubos de carbono de parede única são cristais unidimensionais formados envolvendo uma única camada de grafite, frequentemente chamado de grafeno, em um cilindro nanoscópico. Eles têm 0,5 a 1,5 nanômetros de diâmetro e variam de 200 a 10, 000 nanômetros de comprimento. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro.

p Por causa dessa geometria única, nanotubos de carbono podem ser metais ou semicondutores, dependendo de como o grafeno é empacotado, Rice explica. Nanotubos de carbono podem exibir condutividade elétrica notável, e possuem excepcional resistência à tração e condutividade térmica.

p "Os nanotubos de carbono alinhados têm o potencial de atuar como excelentes polarizadores ópticos, que são importantes para determinar opticamente a deformação nos materiais. Por exemplo, se você olhar para o seu pára-brisa com óculos polarizados, você pode ver áreas de diferentes tensões no vidro, "Rice diz." Trabalhos recentes de outros grupos também sugerem que nanotubos alinhados podem ser usados ​​como transistores, emissores de luz polarizada e dissipadores de calor direcionais. A esperança é que uma nova geração de eletrônicos totalmente em carbono possa ser introduzida com o uso de nanotubos de carbono, grafeno e vagas em diamantes. "

p Na última década, progresso substancial foi feito no controle químico de nanotubos de carbono de parede única. Rice e sua equipe usaram automação de visão de máquina e paralelização para produzir simultaneamente globalmente alinhado, nanotubos de carbono de parede única usando filtração acionada por pressão. O controle de feedback permite que a filtração ocorra com uma taxa de fluxo constante que não apenas melhora a ordenação nemática dos nanotubos de carbono de parede única, mas também fornece a capacidade de alinhar uma ampla gama de tipos de nanotubos de carbono de parede única e em uma variedade de membranas nanoporosas usando os mesmos parâmetros de filtração.

p Adicionalmente, Rice diz que sua equipe de pesquisa aplainou o menisco da solução de nanotubo no funil de vidro usando um processo de tratamento chamado silanização. Isso evitou que os nanotubos se tornassem embaralhados por uma frente de solução irregular enquanto os nanotubos eram filtrados. Esses dois avanços produzem filmes de nanotubos que exibem excelente alinhamento em toda a estrutura, que foi medido usando uma variedade de técnicas ópticas polarizadas.

p "Os nanotubos de carbono são um sistema de material significativo por causa de suas propriedades físicas impressionantes, como condutividade térmica extremamente alta; módulo de Young muito maior do que o aço; capacidade de transporte de corrente mil vezes maior que a do cobre; e excelente acoplamento de matéria leve, " ele diz.

p O módulo de Young é a relação entre a tensão (força por unidade de área) e a deformação (variação percentual nas dimensões físicas) em um material, Rice diz. Plásticos, borracha e madeira têm módulos de Young baixos, enquanto o aço, diamante e nanotubos têm módulos de Young elevados.