Ashleigh Smith McWilliams, estudiante de posgrado de la Universidad de Rice, sostiene un frasco de nanotubos de nitruro de boro fluorescentes. Dirigió un estudio para capturar videos de los nanotubos en movimiento para demostrar su potencial para materiales y aplicaciones médicas. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Los nanotubos de nitruro de boro son todo menos aburridos, según los científicos de la Universidad de Rice que han encontrado una manera de observar cómo se mueven en los líquidos.
El método de los investigadores para estudiar la dinámica en tiempo real de los nanotubos de nitruro de boro (BNNT) les permitió confirmar, por primera vez, que el movimiento browniano de BNNT en solución coincide con las predicciones y que, como nanotubos de carbono de tamaños comparables, permanecen rígidos.
Esas propiedades y otras:los BNNT son casi transparentes a la luz visible, resistir la oxidación, son semiconductores estables y excelentes conductores de calor; podrían ser útiles como bloques de construcción para materiales compuestos o en estudios biomédicos. entre otras aplicaciones. El estudio ayudará a los científicos a comprender mejor el comportamiento de las partículas en cristales líquidos. geles y redes de polímeros.
Los científicos arroceros Matteo Pasquali y Angel Martí y la estudiante de posgrado y autora principal Ashleigh Smith McWilliams aislaron BNNT individuales combinándolos con un surfactante de rodamina fluorescente.
Esto permitió a los investigadores mostrar su movimiento browniano:la forma aleatoria en que se mueven las partículas en un fluido, como el polvo en el aire, es lo mismo que para los nanotubos de carbono, y así se comportarán de manera similar en los flujos de fluidos. Eso significa que los BNNT se pueden utilizar en el procesamiento en fase líquida para la producción a gran escala de películas, fibras y composites.
"Los BNNT suelen ser invisibles en la microscopía de fluorescencia, "Dijo Martí". Sin embargo, cuando están cubiertos por tensioactivos fluorescentes, pueden verse fácilmente como pequeñas varillas móviles. Los BNNT son un millón de veces más delgados que un cabello. Comprender cómo se mueven y difunden estas nanoestructuras en solución a un nivel fundamental es de gran importancia para la fabricación de materiales con propiedades específicas y deseadas ".
Los nuevos datos provienen de experimentos llevados a cabo en Rice y reportados en el Revista de química física B .
Comprender cómo el cizallamiento ayuda a alinear los nanotubos ya ha dado sus frutos en el desarrollo del laboratorio de Pasquali de fibras conductoras de nanotubos de carbono. películas y revestimientos, ya está haciendo olas en materiales e investigación médica.
"Los BNNT son los primos olvidados de los nanotubos de carbono, ", Dijo Pasquali." Fueron descubiertos pocos años después, pero tardó mucho más en despegar, porque los nanotubos de carbono habían acaparado la mayor parte de la atención.
Ashleigh Smith McWilliams, estudiante de posgrado de Rice University, y el químico Angel Martí observan nanotubos de nitruro de boro fluorescentes. Su análisis del movimiento de los nanotubos ayudará a los científicos a comprender mejor el comportamiento de las partículas en cristales líquidos. geles y redes de polímeros. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Ahora que la síntesis de BNNT ha avanzado y comprendemos su comportamiento fluido fundamental, la comunidad podría avanzar mucho más rápido hacia las aplicaciones, ", dijo." Por ejemplo, Podríamos fabricar fibras y revestimientos térmicamente conductores pero eléctricamente aislantes, lo cual es muy inusual ya que los aislantes eléctricos tienen poca conductividad térmica ".
A diferencia de los nanotubos de carbono que emiten luz infrarroja cercana de menor energía y son más fáciles de detectar bajo el microscopio, el equipo de Rice tuvo que modificar los BNNT de paredes múltiples para que fueran tanto dispersables como visibles. Las moléculas de rodamina combinadas con largas cadenas alifáticas sirvieron para este propósito, unirlos a los nanotubos para mantenerlos separados y permitir que se coloquen entre portaobjetos de vidrio separados lo suficiente para que se muevan libremente. La etiqueta de rodamina permitió a los investigadores rastrear nanotubos individuales durante hasta cinco minutos.
Los científicos de la Universidad de Rice analizaron el movimiento de los nanotubos de nitruro de boro individuales. Los nanotubos son semiconductores estables y excelentes conductores de calor. Podrían ser útiles como bloques de construcción para materiales compuestos o en estudios biomédicos. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Necesitábamos poder visualizar el nanotubo durante períodos de tiempo relativamente largos, para que pudiéramos modelar con precisión su movimiento, ", Dijo Smith McWilliams." Dado que las etiquetas de rodamina coordinadas con la superficie BNNT tenían menos probabilidades de fotoblanquearse (o atenuarse) que las que estaban libres en solución, el BNNT apareció como una señal fluorescente brillante sobre un fondo oscuro, como puedes ver en el video. Esto me ayudó a mantener el nanotubo enfocado a lo largo del video y permitió que nuestro código rastreara con precisión su movimiento a lo largo del tiempo ".
