Los científicos de la Universidad de Rice han encontrado el disolvente "definitivo" para todo tipo de nanotubos de carbono (CNT), un avance que acerca cada vez más la creación de un nanoalambre cuántico de alta conductividad.

Los nanotubos tienen la frustrante costumbre de agrupar, haciéndolos menos útiles que cuando están separados en una solución. Científicos del arroz dirigidos por Matteo Pasquali, profesor de ingeniería química y biomolecular y de química, han estado tratando de desenredarlos durante años mientras buscan métodos escalables para hacer excepcionalmente fuertes, ultraligero materiales altamente conductores que podrían revolucionar la distribución de energía, como el sillón Quantum Wire.

El cable cuántico del sillón, un cable macroscópico de nanotubos metálicos bien alineados, fue imaginado por el difunto Richard Smalley, un químico de Rice que compartió el premio Nobel por su participación en el descubrimiento de la familia de moléculas que incluye el nanotubo de carbono. Rice está celebrando el 25 aniversario de ese descubrimiento este año.

Pasquali, El autor principal Nicholas Parra-Vasquez y sus colegas informaron este mes en la revista en línea ACS Nano que el ácido clorosulfónico puede disolver nanotubos de medio milímetro de largo en solución, un paso crítico en el hilado de fibras a partir de nanotubos ultralargos.

Métodos actuales para disolver nanotubos de carbono, que incluyen rodear los tubos con tensioactivos jabonosos, doparlos con metales alcalinos o unir pequeños grupos químicos a las paredes laterales, dispersar nanotubos a concentraciones relativamente bajas. Estas técnicas no son ideales para el hilado de fibras porque dañan las propiedades de los nanotubos, ya sea uniendo moléculas pequeñas a sus superficies o acortándolas.

Hace unos pocos años, los investigadores de Rice descubrieron que el ácido clorosulfónico, un "superácido, "agrega cargas positivas a la superficie de los nanotubos sin dañarlos. Esto hace que los nanotubos se separen espontáneamente entre sí en su forma natural agrupada.

Este método es ideal para fabricar soluciones de nanotubos para el hilado de fibras porque produce aditivos fluidos que se parecen mucho a los utilizados en el hilado industrial de fibras de alto rendimiento. Hasta hace poco, los investigadores pensaron que este método de disolución sería efectivo solo para nanotubos cortos de pared simple.

En el nuevo periódico, el equipo de Rice informó que el método de disolución ácida también funciona con cualquier tipo de nanotubo de carbono, independientemente de la longitud y el tipo, siempre que los nanotubos estén relativamente libres de defectos.

Parra-Vasquez describió el proceso como "muy fácil".

"La simple adición de nanotubos al ácido clorosulfónico da como resultado la disolución, sin siquiera mezclar, " él dijo.

Si bien la investigación anterior se había centrado en los nanotubos de carbono de pared simple, El equipo descubrió que el ácido clorosulfónico también es experto en disolver nanotubos de paredes múltiples (MWNT). "Hay muchos procesos que producen nanotubos de paredes múltiples a un costo más bajo, y hay mucha investigación con ellos, "dijo Parra-Vasquez, quien obtuvo su doctorado en Rice el año pasado. "Esperamos que esto abra nuevas áreas de investigación".

También observaron por primera vez que los SWNT largos dispersados ​​por el superácido forman cristales líquidos. "Ya sabíamos que con nanotubos más cortos, la fase cristalina líquida es muy diferente a la de los cristales líquidos tradicionales, por lo que los cristales líquidos formados a partir de nanotubos ultralargos deberían ser interesantes de estudiar, " él dijo.

Parra-Vasquez, ahora investigador postdoctoral en el Centre de Physique Moleculaire Optique et Hertzienne, Universidad de Burdeos, Talence, Francia, llegó a Rice en 2002 para realizar estudios de posgrado con Pasquali y Smalley.

El coautor del estudio, Micah Green, profesor asistente de ingeniería química en Texas Tech y ex becario postdoctoral en el grupo de investigación de Pasquali, dicho trabajar con nanotubos largos es clave para lograr propiedades excepcionales en las fibras porque tanto las propiedades mecánicas como eléctricas dependen de la longitud de los nanotubos constituyentes. Pasquali dijo que el uso de nanotubos largos en las fibras debería mejorar sus propiedades en el orden de una a dos magnitudes, y que también se esperan propiedades mejoradas similares en películas delgadas de nanotubos de carbono que se están investigando para aplicaciones electrónicas flexibles.

Un objetivo inmediato para los investigadores, Parra-Vasquez dijo:será encontrar "grandes cantidades de nanotubos de pared única ultralargos con pocos defectos, y luego hacer esa fibra que hemos estado soñando hacer desde que llegué a Rice, un sueño que tuvo Rick Smalley y que todos hemos compartido desde entonces ".