(Nanowerkニュース) カーボンナノチューブ マイクロエレクトロニクスから航空、エネルギー貯蔵まで、あらゆる分野で有望であることが示されています。研究者らは、この材料がいつか宇宙へのエレベーターを作るというSFの夢を実現するかもしれないと考えている。では、なぜもっと頻繁に使用されないのでしょうか?シンシナティ大学の化学者ノエ・アルバレス氏は、センサーの堅牢な接続においてカーボンナノチューブを金属表面に結合できないことが障害の一つであると述べ、 トランジスタ およびその他の用途。これらの中空管の直径はわずか 10 億分の 1 メートルですが、長さは数センチメートルになることもあります。 「私たちは実験に再現性と一貫性を持たせたいと考えていますが、ナノチューブではそれが簡単に不可能です。ナノチューブが金属表面にどれだけうまく接続されているかを制御できないからです」と彼は言う。しかし、彼と彼の共同研究者らは、ナノチューブを金属表面にグラフトして強力で一貫した導電性のリンクを作成する新しい化学プロセスを実証した。研究は雑誌に掲載されました ナノスケールの進歩 (「金属/オープンエンドカーボンナノチューブの界面でCuとCの間に共有結合を生成」）。過去の反復では、カーボン ナノチューブを溶液中に分散させて、アルバレス氏が言うところの「濡れたスパゲッティ」が金属表面に張り付くものを作りました。 「しかし、強固なつながりはありません。ナノチューブを表面に保持しているものは何もありません」と彼は言った。そのため、導電率などの特性の測定は不正確で一貫性がありませんでした。アルバレス氏と化学工学教授ホルヘ・セミナリオ率いるテキサスA&M大学の研究パートナーらは、ナノチューブを銅、アルミニウム、金、その他の金属表面に化学的に結合する方法を実証した。アルバレスと彼の共同研究者たちは、今後 720,000 年間で化学的発見を詳細に説明するために、国立科学財団から XNUMX 万ドルの助成金を受け取りました。 「カーボンナノチューブには非常に多くの可能性があるにもかかわらず、なぜ広範な商業用途が見られないのでしょうか?私たちには解明すべきことがたくさんあります」とカリフォルニア大学博士課程の学生で研究主任著者のチャミンダ・ナワラトネ氏は語った。アルバレスと彼の共著者らは、有機結合の炭素原子が実際に XNUMX つの銅原子と結合し、特に強い結合を形成していることをコンピューター計算を通じて発見しました。 「これが、私たちのナノチューブが一度化学的に接続されると接続されたままになる理由を説明しています」とアルバレス氏は語った。
240222aAlvarez013.CR2 UC 化学教授の Noe Alvarez と博士課程の学生 Chaminda Nawarathne は、カーボン ナノチューブを金属に結合する化学プロセスを開発しました。これにより、エネルギー貯蔵、通信、生物医工学に大きな可能性が開かれます。カーボン ナノチューブは、地球上で最も黒い合成材料を作成するために使用され、すべての光の 99% 以上を吸収します。ナノチューブ繊維は丈夫で軽量です。写真/Andrew Higley/UC Marketing + Brand カーボンナノチューブは強力な分子として悪名高いとアルバレス氏は語った。その分子構造はエレガントな六方格子を形成します。 「炭素結合は最も強い結合です。それらは共有結合です。ダイヤモンドは炭素と炭素の結合であるため、最も硬い材料であるのはこのためです」とアルバレス氏は語った。ダイヤモンドの炭素原子は単結合ですが、カーボンナノチューブは二重結合原子を共役させているため、ダイヤモンドよりもさらに強度が高いとアルバレス氏は述べています。アルバレス氏によると、強力かつ軽量のカーボンナノチューブで作られたケーブルは、機器を軌道に運ぶことができる「宇宙エレベーター」を作成するために構想されているという。ブラッド・ピットの映画「アド・アストラ」の冒頭シーンに宇宙エレベーターが描かれていました。しかし、強さは彼らのユニークな特性の 1,450 つにすぎません。カーボン ナノチューブは、地球上で最も黒い合成材料を作成するために使用されます。アルバレス氏は、金属との強力な結合がより優れた塗料やコーティングにつながる可能性があると述べた。 「ナノチューブはかなり不活性です。とても安定しています。結合を壊さずに結合できます。半導体ナノチューブには蛍光特性もあり、光を生成することができます」とアルバレス氏は語った。 「つまり、アプリケーションのリストは延々と続きます。」ナワラトネ氏は、エネルギー貯蔵における潜在的な応用を追求していると述べた。 「カーボンナノチューブを集電体や金属プローブに結合できるようになったので、スーパーキャパシタ用の非常に安定した電極を作成できるようになりました」とナワラトネ氏は語った。カリフォルニア大学の化学の学生たちは、試薬と鉄触媒を華氏 45 度まで加熱する装置内で触媒化学蒸着と呼ばれるプロセスを使用して、シリコン ディスク上にナノチューブを「成長」させます。アルバレス氏は、オーブンほどの大きさの機械のガラス窓を通して見える物体を指差しながら、「真っ赤に焼けています」と語った。 「それはフライパンのようなものです。ここに触媒が入ります。」 XNUMX 分後、シリコン上にカーボン ナノチューブの薄い層が現れます。そこから、研究者らはナノチューブをさまざまな金属表面に電気グラフトすることができました。当初、彼らはナノチューブの束を使用していましたが、洗練されたプロセスにより、垂直に整列したナノチューブを接続できることが分かりました。 「羊毛を羊につなぎ戻そうとするようなものです。羊から毛を刈った毛糸があります。私たちは化学的に個々の繊維を羊に戻すことができました」と彼は言いました。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64758.php