p O método atual de fabricação de nanotubos de carbono - em essência, folhas enroladas de grafeno - é incapaz de permitir o controle completo sobre seu diâmetro, comprimento e tipo. Este problema foi recentemente resolvido para dois dos três tipos diferentes de nanotubos, mas o terceiro tipo, conhecido como nanotubos em ziguezague, permaneceu fora de alcance. Pesquisadores do Instituto Nacional de Ciências Naturais do Japão (NINS) descobriram agora como sintetizar a variedade em zigue-zague. p Seu método é descrito no jornal Química da Natureza , publicado em 25 de janeiro.

p Graças à capacidade única do carbono de se combinar com outros átomos para formar moléculas, quando se combina consigo mesmo, pode fazê-lo de muitas maneiras estruturalmente diferentes (como diamantes e grafite) com propriedades diferentes. Nas décadas recentes, formas como o grafeno - uma camada de carbono com um átomo de espessura formada a partir de uma estrutura hexagonal semelhante a um favo de mel - foram produzidas. Outra dessas diferentes formas, ou 'alótropos, 'que pode ser produzido é um cilindro oco de grafeno conhecido como nanotubo.

p Quando os hexágonos de carbono no nanotubo se juntam nesta estrutura em forma de favo de mel, eles formam uma poltrona, configuração em ziguezague ou quiral. O nome 'ziguezague' é usado para a configuração em que o 'caminho' de cada ligação molecular entre os átomos de carbono é direcionado primeiro para a esquerda em 60 graus, então para a direita em 60 graus, então à esquerda 60 graus, em seguida, 60 graus à direita novamente:um padrão em zigue-zague. O nome 'poltrona' descreve um caminho que se move duas vezes para a esquerda, então duas vezes certo, antes de repetir. Este caminho supostamente se parece um pouco com uma poltrona, daí o nome. Um terceiro tipo, quiral, fica entre essas duas formas, junto com sua imagem no espelho.

p Se alguém pudesse pegar uma faca e cortar esses tubos duas vezes horizontalmente contra o eixo longitudinal, pode-se produzir um 'cinturão' de nanotubo, composto por 12 anéis hexagonais de carbono. Esse cinto é chamado de 'nanocinto'.

p Os esforços na produção desses nanoceltos têm sido objeto de muitas investigações acadêmicas. Isso ocorre por causa das limitações da fabricação convencional de nanotubos, que assume o que é denominado uma forma 'de cima para baixo'. A fabricação de cima para baixo envolve a pulverização de uma grande massa de carbono em um pó, após o qual os nanotubos se formam aleatoriamente em um ou mais dos três tipos de configuração.

p "O problema aqui é que você não pode controlar qual tipo de configuração é formado, ou o diâmetro, ou mesmo o comprimento, "disse Yasutomo Segawa, do Instituto de Ciência Molecular do NINS e autor correspondente do artigo. "Mas se você pode construir um nanotubo de baixo para cima, da 'semente' de um nano-cinto, então você controla todos esses três aspectos. "

p Pesquisas anteriores em 2019 foram capazes de produzir poltrona e nanocintos quirais, mas não o terceiro tipo - o ziguezague.

p E agora pela primeira vez, os pesquisadores foram capazes de formar um nanobelt em zigue-zague. A chave para a estratégia de síntese de nano-cinto foi a ligação dos anéis hexagonais por um átomo de oxigênio (a adição de uma unidade de oxanorbornadieno). Eles foram então capazes de usar cristalografia de raios-X para confirmar que esta estrutura, que havia sido previsto por cálculos teóricos, estava de fato se formando no mundo real.

p Com esta terceira síntese de nanobelt, todos os três tipos de nanotubos - poltrona, quiral, e ziguezague - em princípio, agora estão disponíveis. Este é um grande passo em direção à síntese de baixo para cima de nanotubos de carbono feitos sob encomenda.

p A próxima etapa é levar esta prova de conceito até a síntese real de nanotubos de carbono de baixo para cima seletiva da estrutura, usando a síntese de nanotubos de carbono usando seus nanobelts como sementes.