p Pesquisadores de nanomateriais na Finlândia, os Estados Unidos e a China criaram um atlas colorido para 466 variedades exclusivas de nanotubos de carbono de parede única. p O atlas de cores dos nanotubos é detalhado em um estudo em Materiais avançados sobre um novo método para prever as cores específicas de filmes finos feitos pela combinação de qualquer uma das 466 variedades. A pesquisa foi conduzida por pesquisadores da Aalto University, na Finlândia, Rice University e Peking University na China.

p "Carbono, que vemos como preto, pode parecer transparente ou assumir qualquer cor do arco-íris, "disse o físico Aalto Esko I. Kauppinen, o autor correspondente do estudo. "A folha parece preta se a luz for completamente absorvida pelos nanotubos de carbono da folha. Se menos da metade da luz for absorvida pelos nanotubos, a folha parece transparente. Quando a estrutura atômica dos nanotubos causa apenas certas cores de luz, ou comprimentos de onda, para ser absorvido, os comprimentos de onda que não são absorvidos são refletidos como cores visíveis. "

p Nanotubos de carbono são longos, moléculas ocas de carbono, semelhante em formato a uma mangueira de jardim, mas com lados com apenas um átomo de espessura e diâmetros de cerca de 50, 000 vezes menor que um cabelo humano. As paredes externas dos nanotubos são feitas de grafeno laminado. E o ângulo de envolvimento do grafeno pode variar, muito parecido com o ângulo de um rolo de papel de embrulho de presente de Natal. Se o embrulho para presente for enrolado com cuidado, no ângulo zero, as pontas do papel ficarão alinhadas com cada lado do tubo de embrulho. Se o papel for enrolado sem cuidado, em um ângulo, o papel ficará suspenso em uma das extremidades do tubo.

p A estrutura atômica e o comportamento eletrônico de cada nanotubo de carbono são ditados por seu ângulo de envolvimento, ou quiralidade, e seu diâmetro. As duas características são representadas em um "(n, m) "sistema de numeração que cataloga 466 variedades de nanotubos, cada um com uma combinação característica de quiralidade e diâmetro. Cada (n, m) o tipo de nanotubo tem uma cor característica.

p O grupo de pesquisa de Kauppinen estudou nanotubos de carbono e filmes finos de nanotubos por anos, e anteriormente conseguiu dominar a fabricação de filmes finos de nanotubos coloridos que pareciam verdes, marrom e cinza prateado.

p No novo estudo, A equipe de Kauppinen examinou a relação entre o espectro de luz absorvida e a cor visual de várias espessuras de filmes de nanotubos secos e desenvolveu um modelo quantitativo que pode identificar inequivocamente o mecanismo de coloração para filmes de nanotubos e prever as cores específicas dos filmes que combinam tubos com diferentes inerentes cores e (n, m) designações.

p O engenheiro de arroz e físico Junichiro Kono, cujo laboratório resolveu o mistério dos nanotubos de poltrona coloridos em 2012, forneceu filmes feitos exclusivamente de (6, 5) nanotubos que foram usados ​​para calibrar e verificar o modelo Aalto. Pesquisadores da Aalto e da Universidade de Pequim usaram o modelo para calcular a absorção do filme de arroz e sua cor visual. Experimentos mostraram que a cor medida do filme correspondia muito de perto à cor prevista pelo modelo.

p O modelo Aalto mostra que a espessura de um filme de nanotubo, bem como a cor dos nanotubos que contém, afetam a absorção de luz do filme. O atlas de 466 cores de filmes de nanotubos de Aalto vem da combinação de diferentes tubos. A pesquisa mostrou que os tubos mais finos e coloridos afetam a luz visível mais do que aqueles com diâmetros maiores e cores desbotadas.

p "O grupo da Esko fez um excelente trabalho ao explicar teoricamente as cores, quantitativamente, o que realmente diferencia este trabalho de estudos anteriores sobre fluorescência e coloração de nanotubos, "Kono disse.

p Desde 2013, O laboratório de Kono foi o pioneiro em um método para fazer filmes de nanotubos 2-D altamente ordenados. Kono disse que esperava fornecer à equipe de Kauppinen filmes cristalinos 2-D altamente ordenados de nanotubos de uma única quiralidade.

p "Essa era a ideia original, mas infelizmente, não tínhamos filmes alinhados de quiralidade única apropriados naquela época, "Kono disse." No futuro, nossa colaboração planeja estender este trabalho para estudar cores dependentes de polarização em filmes cristalinos 2-D altamente ordenados. "

p O método experimental que os pesquisadores da Aalto usaram para cultivar nanotubos para seus filmes foi o mesmo de seus estudos anteriores:os nanotubos crescem a partir de gás monóxido de carbono e catalisadores de ferro em um reator que é aquecido a mais de 850 graus Celsius. O crescimento de nanotubos com cores diferentes e (n, m) as designações são reguladas com a ajuda do dióxido de carbono que é adicionado ao reator.

p "Desde o estudo anterior, ponderamos como poderíamos explicar o surgimento das cores dos nanotubos, "disse o professor Nan Wei da Universidade de Pequim, que já trabalhou como pesquisador de pós-doutorado na Aalto. "Dos alótropos de carbono, grafite e carvão são pretos, e os diamantes puros são incolores ao olho humano. Contudo, agora notamos que os nanotubos de carbono de parede única podem assumir qualquer cor:por exemplo, vermelho, azul, verde ou marrom. "

p Kauppinen disse que filmes finos coloridos de nanotubos são flexíveis e dúcteis e podem ser úteis em estruturas eletrônicas coloridas e em células solares.

p "A cor de uma tela pode ser modificada com a ajuda de um sensor tátil em telefones celulares, outras telas de toque ou no topo do vidro da janela, por exemplo, " ele disse.

p Kauppinen disse que a pesquisa também pode fornecer uma base para novos tipos de corantes ecológicos.