(Ειδήσεις Nanowerk) Νανοσωλήνες άνθρακα έχουν δείξει υπόσχεση για τα πάντα, από τη μικροηλεκτρονική έως τις αερομεταφορές έως την αποθήκευση ενέργειας. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό το υλικό μπορεί μια μέρα να εκπληρώσει το όνειρο επιστημονικής φαντασίας της δημιουργίας ενός ανελκυστήρα στο διάστημα. Γιατί λοιπόν δεν χρησιμοποιούνται πιο συχνά; Ο χημικός του Πανεπιστημίου του Σινσινάτι Noe Alvarez είπε ότι ένα εμπόδιο ήταν η απογοητευτική αδυναμία σύνδεσης νανοσωλήνων άνθρακα με μεταλλικές επιφάνειες σε μια ισχυρή σύνδεση για αισθητήρες. τρανζίστορ και άλλες χρήσεις. Αυτοί οι κοίλοι σωλήνες έχουν διάμετρο μόλις ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου, αλλά μπορεί να έχουν μήκος πολλά εκατοστά. «Θέλουμε τα πειράματά μας να είναι αναπαραγώγιμα και συνεπή, αλλά αυτό δεν είναι εύκολα δυνατό με τους νανοσωλήνες επειδή δεν μπορούμε να ελέγξουμε πόσο καλά συνδέονται με μεταλλικές επιφάνειες», είπε. Αλλά αυτός και οι συνεργάτες του έχουν επιδείξει μια νέα χημική διαδικασία που εμβολιάζει νανοσωλήνες σε μεταλλικές επιφάνειες για να δημιουργήσει έναν ισχυρό, συνεπή, αγώγιμο σύνδεσμο. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Προόδους στη Νανοκλίμακα («Δημιουργία ομοιοπολικών δεσμών μεταξύ Cu και C στη διεπιφάνεια μεταλλικών/νανοσωλήνων άνθρακα ανοιχτού άκρου»). Σε προηγούμενες επαναλήψεις, οι νανοσωλήνες άνθρακα διασκορπίστηκαν σε ένα διάλυμα για να φτιάξουν αυτό που ο Alvarez παρομοιάζει με "υγρό σπαγγέτι" που κολλάει σε μια μεταλλική επιφάνεια. «Αλλά δεν υπάρχει ισχυρή σύνδεση. Τίποτα δεν κρατά πραγματικά τους νανοσωλήνες στην επιφάνεια», είπε. Έτσι, οι μετρήσεις ιδιοτήτων όπως η ηλεκτρική αγωγιμότητα ήταν ανακριβείς και ασυνεπείς. Ο Alvarez και οι ερευνητικοί συνεργάτες του στο Texas A&M University, με επικεφαλής τον καθηγητή χημικής μηχανικής Jorge Seminario, επέδειξαν τρόπους χημικής σύνδεσης νανοσωλήνων με χαλκό, αλουμίνιο, χρυσό και άλλες μεταλλικές επιφάνειες. Ο Alvarez και οι συνεργάτες του έλαβαν επιχορήγηση 720,000 δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών για να επεξεργαστούν τη χημική τους ανακάλυψη τα επόμενα τρία χρόνια. «Γιατί δεν βλέπουμε νανοσωλήνες άνθρακα σε ευρέως διαδεδομένες εμπορικές εφαρμογές, παρόλο που έχουν τόσες πολλές δυνατότητες; Έχουμε πολλά να καταλάβουμε», δήλωσε η φοιτήτρια διδακτορικού του UC και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Chaminda Nawarathne. Ο Alvarez και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν μέσω υπολογιστικών υπολογισμών ότι τα άτομα άνθρακα στον οργανικό σύνδεσμο συνδέονται στην πραγματικότητα με δύο άτομα χαλκού, δημιουργώντας έναν ιδιαίτερα ισχυρό δεσμό. «Αυτό εξηγεί γιατί οι νανοσωλήνες μας αφού συνδεθούν χημικά παραμένουν συνδεδεμένοι», είπε ο Alvarez.
240222aAlvarez013.CR2 Ο καθηγητής χημείας του UC Noe Alvarez και η διδακτορική φοιτήτρια Chaminda Nawarathne έχουν έρθει με μια χημική διαδικασία για τη σύνδεση νανοσωλήνων άνθρακα με μέταλλα, η οποία ανοίγει ένα τεράστιο παράθυρο δυνατοτήτων στην αποθήκευση ενέργειας, τις επικοινωνίες και τη βιοϊατρική μηχανική. Οι νανοσωλήνες άνθρακα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του πιο μαύρου συνθετικού υλικού στη Γη, απορροφώντας περισσότερο από το 99% του φωτός. Οι ίνες νανοσωλήνων είναι ισχυρές και ελαφριές. Photo/Andrew Higley/UC Marketing + Μάρκα Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι διαβόητα ισχυρά μόρια, είπε ο Alvarez. Η μοριακή τους δομή δημιουργεί ένα κομψό εξαγωνικό πλέγμα. «Οι δεσμοί άνθρακα είναι οι ισχυρότεροι δεσμοί. Είναι ομοιοπολικοί δεσμοί. Γι' αυτό το διαμάντι είναι το πιο σκληρό υλικό επειδή είναι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα», είπε ο Alvarez. Ενώ τα άτομα άνθρακα στα διαμάντια είναι απλοί δεσμοί, οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν συζευγμένα άτομα διπλού δεσμού, καθιστώντας τα ακόμη πιο ισχυρά από τα διαμάντια, είπε ο Alvarez. Καλώδια κατασκευασμένα από ισχυρούς αλλά ελαφρούς νανοσωλήνες άνθρακα έχουν οραματιστεί για τη δημιουργία «διαστημικών ανελκυστήρων» που θα μπορούσαν να μεταφέρουν εξοπλισμό σε τροχιά, είπε ο Alvarez. Ένας διαστημικός ανελκυστήρας απεικονίστηκε στην εναρκτήρια σκηνή της ταινίας του Μπραντ Πιτ "Ad Astra". Αλλά η δύναμη είναι μόνο μία από τις μοναδικές τους ιδιότητες. Οι νανοσωλήνες άνθρακα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του πιο μαύρου συνθετικού υλικού στη Γη. Ο Alvarez είπε ότι οι ισχυροί δεσμοί τους με το μέταλλο θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε καλύτερα χρώματα και επιστρώσεις. «Οι νανοσωλήνες είναι αρκετά αδρανείς. Είναι πολύ σταθεροί. Μπορείτε να τα συνδυάσετε χωρίς να σπάσετε τους δεσμούς τους. Οι ημιαγώγιμοι νανοσωλήνες έχουν επίσης ιδιότητες φθορισμού — μπορούν να παράγουν φως», είπε ο Alvarez. "Οπότε ο κατάλογος των εφαρμογών συνεχίζεται και συνεχίζεται." Ο Nawarathne είπε ότι επιδιώκει πιθανές εφαρμογές στην αποθήκευση ενέργειας. «Τώρα που μπορούμε να συνδέσουμε τους νανοσωλήνες άνθρακα σε έναν συλλέκτη ρεύματος ή έναν μεταλλικό ανιχνευτή, μπορούμε να φτιάξουμε πολύ σταθερά ηλεκτρόδια για υπερπυκνωτές», είπε ο Nawarathne. Οι φοιτητές χημείας του UC «αναπτύσσουν» νανοσωλήνες σε δίσκους πυριτίου χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται καταλυτική χημική εναπόθεση ατμών σε εξοπλισμό που θερμαίνει αντιδραστήρια και έναν καταλύτη σιδήρου στους 1,450 βαθμούς Φαρενάιτ. «Είναι καυτό», είπε ο Alvarez, δείχνοντας ένα αντικείμενο ορατό μέσα από ένα γυάλινο παράθυρο στη μηχανή μεγέθους φούρνου. «Είναι σαν ταψί. Ο καταλύτης μπαίνει εδώ». Μετά από 45 λεπτά, ένα λεπτό στρώμα νανοσωλήνων άνθρακα εμφανίζεται στο πυρίτιο. Από εκεί, οι ερευνητές μπόρεσαν να ηλεκτρομοσχευθούν τους νανοσωλήνες σε μια ποικιλία μεταλλικών επιφανειών. Αρχικά, χρησιμοποίησαν δέσμες νανοσωλήνων, αλλά με εκλεπτυσμένες διαδικασίες που έμαθαν μπορούν να συνδέσουν κάθετα ευθυγραμμισμένους νανοσωλήνες. «Είναι σαν να προσπαθείς να συνδέσεις το μαλλί με ένα πρόβατο. Έχετε νήμα που έχει κουρευτεί από τα πρόβατα. Είμαστε σε θέση να συνδέσουμε μεμονωμένες ίνες πίσω στα πρόβατα χημικά», είπε.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64758.php