En dos nuevos papeles, Los investigadores de la Universidad de Rice informan sobre el uso de ultracentrifugación (UCF) para crear muestras altamente purificadas de especies de nanotubos de carbono.

Un equipo, dirigido por el profesor de Rice Junichiro Kono y los estudiantes graduados Erik Haroz y William Rice, ha dado un pequeño pero significativo paso hacia el sueño de una red eléctrica nacional eficiente que dependa de nanocables cuánticos altamente conductivos.

El otro, dirigido por el profesor de Rice Bruce Weisman y el estudiante graduado Saunab Ghosh, empleó UCF para preparar lotes clasificados estructuralmente de nanotubos semiconductores que podrían encontrar usos críticos en medicina y electrónica.

UCF es lo que parece:una versión ultrarrápida del proceso de centrifugación que utilizan los técnicos de laboratorio médico para separar las células sanguíneas del plasma.

El proceso implica suspender mezclas de nanotubos de carbono de pared simple en combinaciones de líquidos de diferentes densidades. Cuando se hace girar por una centrífuga hasta 250, 000 g - eso es 250, 000 veces la fuerza de la gravedad:los nanotubos migran hacia los líquidos que coinciden con sus propias densidades particulares. Después de varias horas en la centrífuga, el tubo de ensayo se convierte en un parfait colorido con capas de nanotubos purificados. Cada especie tiene sus propias características electrónicas y ópticas, todos los cuales son útiles de varias formas.

El laboratorio de Weisman informó sus resultados en la edición en línea de hoy de Nanotecnología de la naturaleza . Weisman es profesor de química en Rice.

El laboratorio de Kono informó sus resultados recientemente en la edición en línea de ACS Nano . Kono es profesor de ingeniería eléctrica e informática y profesor de física y astronomía.

La falta de lotes puros de especies de nanotubos "ha sido un verdadero obstáculo en el campo durante casi 20 años, ", Dijo Weisman. Si bien la técnica UCF no es nueva, Ghosh descubrió que un cuidadoso ajuste fino de la estructura del gradiente le permitió clasificar al menos 10 de las numerosas especies de nanotubos contenidas en una sola muestra producida por el proceso HiPco creado por Rice.

La investigación básica es un gran ganador temprano, "porque cuando puedes obtener muestras puras de nanotubos, puedes aprender mucho más sobre ellos, ", Dijo Weisman." En segundo lugar, Algunas aplicaciones electrónicas se vuelven mucho más simples porque el tipo de tubo determina la banda prohibida del nanotubo, una propiedad electrónica crucial ". Las aplicaciones biomédicas pueden beneficiarse al explotar las propiedades ópticas de tipos específicos de nanotubos.

En el laboratorio de Kono, Los nanotubos metálicos subieron hasta la parte superior del vial giratorio, mientras que casi todos los nanotubos semiconductores se hundieron hasta el fondo. Lo que sorprendió a los investigadores principales, Haroz y Rice, fue que casi todos los tubos metálicos eran SWNT de sillón, la especie más deseable para la fabricación de nanocables cuánticos. Especies en zigzag y casi en zigzag, también considerado metálico, también se hundiría.

Los nanotubos de sillón se denominan así debido a sus segmentos finales en forma de "U". Teóricamente los sillones son los nanotubos más conductores, dejando que los electrones se carguen por la mitad sin nada que los frene.

La composición de la solución de gradiente marcó la diferencia en la calidad de las muestras, Dijo Haroz. "Uno de los tensioactivos que estamos usando, colato de sodio, tiene una estructura molecular que es similar a un nanotubo, básicamente hexágonos juntos, ", dijo." Creemos que hay una coincidencia entre el colato de sodio y la estructura de los nanotubos, y se adhiere un poco mejor a un sillón que a los zigzags ".

Sigue habiendo obstáculos en el camino hacia los nanocables de sillón cuántico que el pionero de la nanotecnología y premio Nobel Richard Smalley, El primer mentor de Haroz en Rice que murió en 2005, Sentido sería una panacea para muchos de los problemas del mundo. Corregir la distribución de energía y soluciones a otros desafíos:agua limpia, comida, problemas ambientales - caerán en su lugar, él creyó.

"El paso 1 del proyecto de nanocables cuánticos del sillón es, ¿Podemos conseguir sillones? Lo hemos hecho ", dijo Haroz." Ahora hagamos estructuras macroscópicas, no necesariamente cables largos, pero estructuras pequeñas, para probar su conductividad ".