(PhysOrg.com) - Un equipo de investigadores que involucra a científicos de la Universidad de Nottingham ha demostrado por primera vez que las reacciones químicas a nivel nano que cambian la estructura de los nanotubos de carbono pueden ser provocadas por un 'ataque' desde adentro.

El descubrimiento desafía el pensamiento científico anterior de que la superficie interna de las nanoestructuras huecas no es químicamente reactiva. restringiendo en gran medida su uso al de un recipiente inerte o un "nano-reactor" dentro del cual pueden tener lugar otras reacciones químicas.

Su investigación, publicado en la revista Química de la naturaleza , muestra que los nanotubos de carbono cuyas estructuras han cambiado son materiales nuevos y emocionantes que podrían ser útiles en el desarrollo de nuevas tecnologías para dispositivos de almacenamiento de gas, sensores químicos y partes de dispositivos electrónicos como transistores.

Dr. Andrei Khlobystov, de la Facultad de Química de la Universidad, quien dirigió el trabajo en Nottingham, dijo:“Se ha aceptado universalmente desde hace algún tiempo que la superficie interna de los nanotubos de carbono, o el lado cóncavo, no es químicamente reactivo, y de hecho hemos estado utilizando con éxito nanotubos de carbono como nano-reactores.

sin embargo, En el curso de esta nueva investigación, hicimos el descubrimiento fortuito de que en presencia de metales de transición catalíticamente activos dentro de la cavidad de nanotubos, el propio nanotubo puede estar involucrado en reacciones químicas inesperadas ".

Los nanotubos de carbono son nanoestructuras notables con un diámetro típico de 1 a 2 nanómetros, que es 80, 000 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano. El Dr. Khlobystov y sus asociados de investigación participaron recientemente en el descubrimiento, publicado en Nature Materials, de que los nanotubos se pueden utilizar como catalizador para la producción de nanocintas. tiras atómicamente delgadas de carbono creadas a partir de átomos de carbono y azufre. Estas nanocintas podrían potencialmente usarse como nuevos materiales para la próxima generación de computadoras y dispositivos de almacenamiento de datos que son más rápidos. más pequeño y más poderoso.

En esta última investigación, Los científicos descubrieron que un átomo individual de renio metálico (Re) desencadena una reacción química que conduce a la transformación de la pared interna del nanotubo. Inicialmente, el ataque del renio crea un pequeño defecto en la pared del nanotubo que luego se convierte gradualmente en una protuberancia de tamaño nanométrico al "comer" átomos de carbono adicionales.

La protuberancia aumenta rápidamente de tamaño y se sella sola, formando una estructura de carbono única denominada NanoBud, Se llama así porque la protuberancia del nanotubo de carbono se asemeja a la yema de un tallo.

Previamente, Se creía que los NanoBuds se formaban fuera del nanotubo a través de reacciones en la superficie exterior con moléculas de carbono llamadas fullerenos.

El nuevo estudio demuestra por primera vez que se pueden formar desde dentro, con la condición de que dentro del nanotubo esté presente un átomo de metal de transición con actividad catalítica adecuada.

En colaboración con el grupo de Microscopía Electrónica de Ciencia de Materiales de la Universidad de Ulm en Alemania, Los científicos incluso han podido capturar "en cámara" la reacción química del átomo de metal de transición con el nanotubo en tiempo real a nivel atómico utilizando la última microscopía electrónica de transmisión de alta resolución con corrección de aberraciones (AC-HRTEM). Sus videos muestran nanotubos con un diámetro de alrededor de 1,5 nanómetros, mientras que los NanoBuds tienen solo 1 nanómetro de ancho.