(PhysOrg.com) - Muchos procesos físicos y químicos necesarios para la biología y la química ocurren en la interfaz del agua y las superficies sólidas. Investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos que publican en Nature Nanotechnology han demostrado ahora que los nanotubos de carbono semiconductores (cilindros emisores de luz de carbono puro) tienen el potencial de detectar y rastrear moléculas individuales en el agua.

Usando imágenes microscópicas de alta velocidad, encontraron que los nanotubos podían detectar y rastrear el movimiento de moléculas individuales mientras bombardeaban la superficie en la interfaz del agua. Las técnicas tradicionales para investigar moléculas en superficies no se pueden utilizar en el agua porque el estudio requiere atmósferas de baja presión como las que se encuentran en el espacio. El equipo tiene la esperanza de que su trabajo conduzca a resultados prácticos, basado en nanotubos, detectores de una sola molécula en entornos acuosos biológicos y químicos.

El movimiento molecular y la unión a las superficies es importante para impulsar la química que va desde la producción de amoníaco en el metal hasta la oxidación enzimática de la glucosa. La unión se produce mediante un movimiento esporádico seguido de una colisión con la superficie a la que se adhiere la molécula. Las moléculas pueden moverse a lo largo de la superficie donde pueden chocar con otras moléculas y sufrir reacciones químicas.

En los experimentos tradicionales de "ciencia de la superficie", estos procesos se obtienen en el vacío donde otras especies moleculares del aire no pueden difuminar la imagen. En soluciones como el agua, no ha habido forma de hacer esto directamente. Como consecuencia, Los investigadores han estado buscando un material que pueda usarse en el agua para detectar moléculas individuales para aplicaciones científicas de superficies.

Inspirado por este desafío, un equipo de científicos de Los Alamos (Jared Crochet, Juan Duque, Jim Werner, y Steve Doorn) en el Centro de Nanotecnologías Integradas de LANL exploraron el uso de nanotubos de carbono emisores de luz como detectores. Con técnicas desarrolladas por otros, El equipo usó agua y jabón para estabilizar los nanotubos, donde se podían tomar imágenes directamente con una cámara de video de alta velocidad. Cuando se iluminan con luz láser, estos tubos brillan intensamente, como largas barras luminosas.

Cuando los nanotubos incandescentes se exponen en el agua a diferentes productos químicos, los investigadores vieron que ciertos puntos del tubo se oscurecían brevemente a medida que las moléculas bombardeaban la superficie. Esto les permitió determinar la eficacia con la que ciertas moléculas se adherirían a la superficie. Los investigadores también pudieron rastrear el movimiento de las moléculas a medida que se movían a lo largo de la superficie. El equipo ahora está examinando cómo se desarrollan las reacciones químicas en las superficies de los nanotubos para comprender mejor la química en la interfaz del agua para aplicaciones biológicas y químicas.