(Nanowerk Nieuws) Koolstof nanobuisjes zijn veelbelovend gebleken voor alles, van micro-elektronica tot luchtvaart en energieopslag. Onderzoekers denken dat dit materiaal op een dag de sciencefictiondroom van het creëren van een lift naar de ruimte zou kunnen vervullen. Waarom worden ze dan niet vaker gebruikt? Chemicus Noe Alvarez van de Universiteit van Cincinnati zei dat een obstakel het frustrerende onvermogen is om koolstofnanobuisjes aan metalen oppervlakken te koppelen in een robuuste verbinding voor sensoren. transistoren en ander gebruik. Deze holle buizen hebben een diameter van slechts een miljardste meter, maar kunnen vele centimeters lang zijn. "We willen dat onze experimenten reproduceerbaar en consistent zijn, maar dat is niet gemakkelijk mogelijk met nanobuisjes, omdat we niet kunnen controleren hoe goed ze verbonden zijn met metalen oppervlakken", zei hij. Maar hij en zijn medewerkers hebben een nieuw chemisch proces gedemonstreerd dat nanobuisjes op metalen oppervlakken ent om een sterke, consistente, geleidende verbinding te creëren. Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Vooruitgang op nanoschaal (“Het creëren van covalente bindingen tussen Cu en C op het grensvlak van metaal/koolstofnanobuisjes met open einde”). In eerdere iteraties werden koolstofnanobuisjes verspreid in een oplossing om wat Alvarez vergelijkt met ‘natte spaghetti’ te maken die aan een metalen oppervlak blijft plakken. “Maar er is geen robuuste verbinding. Niets houdt de nanobuisjes echt tegen het oppervlak”, zei hij. Metingen van eigenschappen zoals elektrische geleidbaarheid waren dus onnauwkeurig en inconsistent. Alvarez en zijn onderzoekspartners aan de Texas A&M University, onder leiding van hoogleraar chemische technologie Jorge Seminario, demonstreerden manieren om nanobuisjes chemisch te binden aan koper, aluminium, goud en andere metalen oppervlakken. Alvarez en zijn medewerkers ontvingen een subsidie van $720,000 van de National Science Foundation om hun chemische ontdekking de komende drie jaar verder uit te werken. “Waarom zien we koolstofnanobuisjes niet in wijdverbreide commerciële toepassingen, ook al hebben ze zoveel potentieel? We moeten nog veel uitzoeken”, zei UC-promovendus en hoofdauteur van het onderzoek Chaminda Nawarathne. Alvarez en zijn co-auteurs ontdekten door middel van computerberekeningen dat koolstofatomen in de organische verbinding feitelijk binden met twee koperatomen, waardoor een bijzonder sterke binding ontstaat. “Dat verklaart waarom onze nanobuisjes, als ze eenmaal chemisch verbonden zijn, verbonden blijven”, zegt Alvarez.
240222aAlvarez013.CR2 UC-chemie Professor Noe Alvarez en promovendus Chaminda Nawarathne hebben een chemisch proces bedacht om koolstofnanobuisjes aan metalen te binden, wat een enorm venster van mogelijkheden opent op het gebied van energieopslag, communicatie en biomedische technologie. Koolstofnanobuisjes worden gebruikt om het zwartste synthetische materiaal op aarde te creëren, dat meer dan 99% van al het licht absorbeert. Nanobuisvezels zijn sterk en lichtgewicht. Foto/Andrew Higley/UC Marketing + Brand Koolstofnanobuisjes zijn notoir sterke moleculen, zei Alvarez. Hun moleculaire structuur creëert een elegant zeshoekig rooster. “Koolstofobligaties zijn de sterkste obligaties. Het zijn covalente bindingen. Daarom is diamant het hardste materiaal, omdat het koolstof-koolstofbindingen zijn”, aldus Alvarez. Terwijl koolstofatomen in diamanten enkelvoudige bindingen zijn, hebben koolstofnanobuisjes dubbelgebonden atomen geconjugeerd, waardoor ze zelfs sterker zijn dan diamanten, zei Alvarez. Kabels gemaakt van sterke maar lichtgewicht koolstofnanobuisjes zijn bedoeld voor het creëren van ‘ruimteliften’ die apparatuur in een baan om de aarde kunnen brengen, zei Alvarez. Een ruimtelift werd afgebeeld in de openingsscène van de Brad Pitt-film ‘Ad Astra’. Maar kracht is slechts een van hun unieke eigenschappen. Koolstofnanobuisjes worden gebruikt om het zwartste synthetische materiaal op aarde te maken. Alvarez zei dat hun sterke binding met metaal zou kunnen leiden tot betere verven en coatings. “Nanobuisjes zijn redelijk inert. Ze zijn erg stabiel. Je kunt ze vervoegen zonder hun banden te verbreken. Halfgeleidende nanobuisjes hebben ook fluorescentie-eigenschappen: ze kunnen licht genereren”, aldus Alvarez. “Dus de lijst met toepassingen gaat maar door.” Nawarathne zei dat hij potentiële toepassingen in energieopslag nastreeft. "Nu we de koolstofnanobuisjes aan een stroomcollector of metalen sonde kunnen binden, kunnen we zeer stabiele elektroden voor supercondensatoren maken", zei Nawarathne. UC-scheikundestudenten 'kweken' nanobuisjes op siliciumschijven met behulp van een proces dat katalytische chemische dampafzetting wordt genoemd in apparatuur die reagentia en een ijzeren katalysator verwarmt tot 1,450 graden Fahrenheit. 'Het is gloeiend heet,' zei Alvarez, wijzend naar een voorwerp dat zichtbaar was door een glazen raam in de ovengrote machine. “Dat is net een bakvorm. De katalysator gaat hier naar binnen.’ Na 45 minuten verschijnt er een dunne laag koolstofnanobuisjes op het silicium. Van daaruit konden onderzoekers de nanobuisjes elektrografteren op verschillende metalen oppervlakken. Aanvankelijk gebruikten ze bundels nanobuisjes, maar dankzij verfijnde processen konden ze verticaal uitgelijnde nanobuisjes met elkaar verbinden. “Het is alsof je wol probeert terug te koppelen aan een schaap. Je hebt garen dat van de schapen is geschoren. We zijn in staat om individuele vezels chemisch terug te verbinden met de schapen”, zei hij.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64758.php
