p Os nanotubos de carbono (CNT) são uma família de nanoestruturas 1D com inúmeras aplicações verificadas, tornado possível devido à sua excelente mecânica, propriedades ópticas e condutoras. Contudo, a aplicação de CNTs é dificultada pela presença de espécies com várias estruturas na mistura de produção da matéria-prima, que obscurece propriedades únicas de espécies individuais. p Existem vários métodos para separar CNTs, mas são difíceis de aumentar principalmente devido ao alto custo dos reagentes envolvidos. Notavelmente, a maioria desses métodos foram originalmente desenvolvidos para classificar proteínas, e só recentemente foram adotados para separar os CNTs.

p Nesse artigo, os autores propõem um novo, método de separação de baixo custo, adequado para o processamento em escala industrial de CNTs. O método de separação é baseado na passagem da solução surfactante dos CNTs por uma coluna preenchida com algodão quimicamente modificado.

p Um dos métodos existentes de separação, referido como permeação seletiva de gel, em sua essência é uma cromatografia em coluna básica. Nomeadamente, a solução de surfactante CNTs é passada através de uma coluna, preenchido com géis de esferas de agarose e / ou dextrano com os nomes comerciais Sepharose e Sephacryl. Tanto a agarose quanto o dextrano são polissacarídeos produzidos a partir da glicose ou de unidades construtoras semelhantes à glicose. A celulose é um polissacarídeo natural que consiste nas mesmas unidades estruturais. É por isso que a equipe decidiu experimentar este material como enchimento de coluna para permeação seletiva.

p O algodão é celulose natural, possuindo grande área de superfície devido à estrutura fibrosa. Co-autor Timur Khamidullin, um Ph.D. estudante no grupo de Ayrat Dimiev (Laboratório de Nanomateriais de Carbono Avançado, Universidade Federal de Kazan) fez a primeira tentativa com algodão natural comprado em uma farmácia local. Apesar da baixa eficiência de classificação, houve alguma separação registrada, isto é, o algodão funcionou como enchimento da coluna. Inspirado pelo resultado, Ayrat Dimiev decidiu modificar quimicamente o algodão para mudar a natureza química de sua superfície. Os resultados foram ainda maiores do que as expectativas:isso deu uma eficiência de separação muito melhor desde o primeiro teste. Demorou mais um ano e meio dos esforços coletivos do grupo para ajustar as modificações químicas do algodão, e a proporção de surfactantes em soluções de dispersão e eluição.

p O uso de lã de algodão modificada permitiu atingir um nível de separação nunca antes relatado para os CNT tubulares. Além disso, algodão em lã modificado é cerca de 200 vezes mais barato do que os hidrogéis à base de agarose e dextrana, atualmente empregado no método de separação seletiva por permeação em gel. A escalabilidade do método é limitada apenas pelo diâmetro da coluna de separação.

p A principal contribuição para o trabalho foi feita pelo líder do grupo Ayrat Dimiev, Ph.D. estudante Timur Khamidullin, e os pós-doutorandos Shamil Galyaltdinov e Artur Khannanov.

p Na mistura de produção bruta, Os CNTs de diferentes estruturas e propriedades obscurecem o valor uns dos outros. A demanda industrial por CNTs separados aparecerá e crescerá nos próximos anos. Os CNTs com condutividade do tipo metálico podem ser usados ​​em películas condutoras transparentes flexíveis e até mesmo substituir potencialmente os metais na fiação. Os CNTs semicondutores podem ser usados ​​como transistores e como plataformas para geração de imagens e distribuição direcionada de drogas devido à sua emissão distinta e única na região IR. Assim, métodos eficientes para separar misturas de produção de CNT brutas aumentariam a aplicação de CNTs em um novo nível científico e tecnológico. Além disso, a disponibilidade de nanotubos já prontos e separados estimulará a busca por novas direções para sua aplicação.

p A principal área de trabalho futuro é aumentar ainda mais a eficiência da separação por meio do ajuste fino dos parâmetros do processo de separação e da estrutura do algodão modificado. A estrutura ideal do algodão hidrófilo modificado e as condições para sua produção ainda não são totalmente compreendidas; esta questão precisa ser totalmente resolvida. Depois que isso for alcançado, o processo deve ser dimensionado para quantidades industriais, e nanotubos separados com vários tipos de condutividade devem ser testados para soluções práticas.

p O papel foi disponibilizado online e está programado para ser impresso em junho de 2021.