(PhysOrg.com) - Los investigadores de la Universidad de Rice han descubierto una forma sencilla de hacer que los nanotubos de carbono brillen más.

El laboratorio de Rice del investigador Bruce Weisman, pionero en espectroscopia de nanotubos, descubrió que agregar pequeñas cantidades de ozono a lotes de nanotubos de carbono de pared simple y exponerlos a la luz decora todos los nanotubos con átomos de oxígeno y cambia sistemáticamente su fluorescencia en el infrarrojo cercano.

Las reacciones químicas en las superficies de los nanotubos generalmente matan su fluorescencia natural limitada, Dijo Weisman. Pero el nuevo proceso en realidad mejora la intensidad y cambia la longitud de onda.

Él espera el gran avance reportado en línea en la revista Ciencias , ampliar las oportunidades de uso biológico y material de los nanotubos, desde la capacidad de rastrearlos en células individuales hasta nuevos láseres.

Mejor de todo, el proceso de fabricación de estos nanotubos brillantes es increíblemente fácil:"lo suficientemente simple para que lo haga un químico físico, "dijo Weisman, un químico físico él mismo.

Él y el autor principal Saunab Ghosh, un estudiante de posgrado en su laboratorio, Descubrió que un toque ligero era clave. "No somos las primeras personas en estudiar los efectos de la reacción del ozono con los nanotubos, ", Dijo Weisman." Eso se ha hecho durante varios años.

"Pero todos los investigadores anteriores usaron mano dura, con mucha exposición al ozono. Cuando haces eso, destruyes las favorables características ópticas del nanotubo. Básicamente apaga la fluorescencia. En nuestro trabajo solo agregamos alrededor de un átomo de oxígeno por 2, 000-3, 000 átomos de carbono, una fracción muy pequeña ".

Ghosh y Weisman comenzaron con una suspensión de nanotubos en agua y agregaron pequeñas cantidades de ozono gaseoso o disuelto. Luego expusieron la muestra a la luz. Incluso la luz de una lámpara de escritorio simple funcionaría, ellos informaron.

La mayoría de las secciones de los nanotubos dopados permanecen prístinas y absorben la luz infrarroja normalmente, formando excitones, cuasipartículas que tienden a saltar hacia adelante y hacia atrás a lo largo del tubo, hasta que encuentran oxígeno.

"Un excitón puede explorar decenas de miles de átomos de carbono durante su vida, ", Dijo Weisman." La idea es que pueda saltar lo suficiente como para encontrar uno de estos sitios de dopaje, y cuando lo hace, tiende a quedarse ahí, porque es energéticamente estable. Queda atrapado y emite luz a una longitud de onda más larga (desplazada al rojo).

"Esencialmente, la mayor parte del nanotubo se está convirtiendo en una antena que absorbe energía luminosa y la canaliza al sitio del dopaje. Podemos fabricar nanotubos en los que del 80 al 90 por ciento de la emisión proviene de sitios dopados, " él dijo.

Las pruebas de laboratorio encontraron que las propiedades fluorescentes de los nanotubos dopados son estables durante meses.

Weisman dijo que los nanotubos tratados podrían detectarse sin usar luz visible. "¿Por qué importa eso? En la detección biológica, cada vez que te excitas en longitudes de onda visibles, hay un poco de emisión de fondo de las células y de los tejidos. Al excitar en cambio en el infrarrojo, nos deshacemos de ese problema, " él dijo.

Los investigadores probaron su capacidad para ver nanotubos dopados en un entorno biológico agregándolos a cultivos de células de adenocarcinoma uterino humano. Más tarde, las imágenes de las células excitadas en el infrarrojo cercano mostraban nanotubos individuales brillando intensamente, mientras que la misma muestra excitada con luz visible mostró una neblina de fondo que hizo que los tubos fueran mucho más difíciles de detectar.

Su laboratorio está refinando el proceso de dopaje de nanotubos, y Weisman no tiene ninguna duda sobre su potencial de investigación. "Hay muchas vías científicas interesantes que seguir, ", dijo." Y si quieres ver un solo tubo dentro de una celda, Esta es la mejor manera de hacerlo. Los tubos dopados también se pueden utilizar para estudios de biodistribución.

"Lo bueno es que este no es un proceso costoso ni complicado, ", Dijo Weisman." Algunas reacciones requieren días de trabajo en el laboratorio y transforman sólo una pequeña fracción de su material de partida. Pero con este proceso, puede convertir una muestra completa de nanotubos muy rápidamente ".