Esta imagen STEM, obtenido utilizando Tecnai de NCEM a una resolución de 0,14 nanómetros, muestra las partículas de platino (puntos blancos) y sus ubicaciones en nanotubos de carbono y hebras de ADN.
En el Centro Nacional de Microscopía Electrónica de Berkeley Lab se reveló que el ADN monocatenario puede dispersar haces de nanotubos de carbono de pared simple en tubos individuales y servir como guías para sintetizar nanopartículas de platino en estos tubos.
El Centro Nacional de Microscopía Electrónica (NCEM) de Berkeley Lab proporcionó la tecnología y una beca para científicos visitantes que ayudaron a un investigador de la Universidad Estatal de Missouri a realizar un descubrimiento clave que debería impulsar los esfuerzos para utilizar nanotubos de carbono como soportes catalíticos en pilas de combustible de etanol directo. Utilizando las capacidades de caracterización avanzadas de los microscopios TEAM 0.5 y Tecnai de NCEM, El científico de materiales Lifeng Dong descubrió que el ADN de una sola hebra se puede utilizar para dispersar haces de nanotubos de carbono de una sola pared en tubos individuales. Las hebras simples de ADN también pueden servir como guías para sintetizar nanopartículas de platino en estos tubos.
“Sin la beca de científico visitante de NCEM, No habría tenido la oportunidad de trabajar con científicos de NCEM y utilizar microscopios de última generación para caracterizar esas muestras, Dong escribió en una carta al director de NCEM, Uli Dahmen. Dong adquirió sus imágenes en TEAM 0.5 y el Tecnai de 200 kV con la ayuda del personal de Berkeley Lab en NCEM, incluido Christian Kisielowski, Thomas Duden, Masashi Watanabe, Zonghoon Lee y ChengYu Song.
La imagen TEM en (a) muestra nanopartículas de platino (manchas negras) en un paquete de nanotubos de carbono de pared simple. Con mayor aumento en (b), los nanotubos comienzan a separarse unos de otros y se revela la configuración de las partículas de platino (círculos punteados) a lo largo de los nanotubos.
Las pilas de combustible portátiles que funcionan directamente con etanol tienen el potencial de ser mucho más eficientes que los motores de combustión que funcionan con etanol y mucho más prácticas que las pilas de hidrógeno. ya que el etanol es más fácil de almacenar y transportar que el hidrógeno. Lo que falta para la producción de pilas de combustible de etanol directo es un buen catalizador para oxidar el etanol.
Los nanotubos de carbono de pared simple recubiertos de platino (SWCNT) son prometedores para esta tarea debido a su alta conductividad electrónica y área de superficie. Sin embargo, es la naturaleza de estos nanotubos de pared simple formar haces. Para que se utilicen eficazmente como partidarios de los catalizadores de platino en las pilas de combustible de etanol directo, Se deben encontrar formas eficientes de separar los SWCNT agrupados en tubos individuales y sintetizar nanopartículas de platino en los nanotubos.
“Nuestras imágenes muestran que las nanopartículas de platino crecen selectivamente en nanotubos de carbono de acuerdo con las ubicaciones de ADN monocatenario, ”Dong dice. “Las moléculas de ADN no solo dispersan eficazmente los haces de SWCNT en tubos individuales, pero también proporcionan una dirección para la formación de nanopartículas de platino a lo largo de las superficies de los nanotubos. Esto sugiere un método para sintetizar otros tipos de nanopartículas soportadas por nanotubos de carbono, como el paladio y el oro, para aplicaciones en pilas de combustible y electrónica a nanoescala ”.
El acrónimo TEAM significa Microscopio con corrección de aberración electrónica de transmisión. TEAM 0.5 es capaz de producir imágenes con una resolución de medio angstrom, que es menor que el diámetro de un solo átomo de hidrógeno. TEAM 0.5 también tiene la capacidad de corregir el fenómeno de degradación de la imagen conocido como aberración esférica. El microscopio Tecnai de 200 kV está optimizado para la investigación de materiales que requiere el rendimiento de microscopía electrónica de transmisión de barrido de mayor resolución, lo que significa imagen y espectroscopia, o métodos analíticos y de imágenes correlacionados.
“El mayor desafío para obtener estas imágenes fue que nuestros microscopios se mantuvieran estables en sus niveles máximos de rendimiento, "Dice Song, miembro del personal de NCEM, que proporciona soporte para el microscopio Tecnai de 200 kV. "Cuando imaginamos una muestra a escala atómica, cualquier inestabilidad en el microscopio se amplía millones de veces con la imagen. En NCEM verificamos de forma rutinaria el rendimiento de nuestros microscopios y cuidamos cualquier óptica, mecánico, o perturbaciones eléctricas ".
