Imagen de microscopio electrónico de barrido de una muestra típica del material de referencia estándar de hollín de nanotubos de carbono de pared simple del NIST. Los nanotubos tienden a pegarse y formar haces más grandes y pequeños. Algunas de las impurezas también son visibles. La imagen muestra un área de poco más de un micrómetro de ancho. (Color agregado para mayor claridad) Crédito:Vladar, NIST
(PhysOrg.com) - El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) ha publicado el primer material de referencia del mundo para el hollín de nanotubos de carbono de pared simple. Relacionado lejanamente con el hollín en su chimenea o en la llama de una vela, el hollín cargado de nanotubos es la principal fuente industrial de nanotubos de carbono de pared simple, quizás el arquetipo de todos los materiales a nanoescala. El nuevo material del NIST ofrece a las empresas e investigadores una fuente muy necesaria de hollín de nanotubos de carbono uniforme y bien caracterizado para las comparaciones de materiales. así como análisis químicos y de toxicidad.
Con paredes de carbono de solo un átomo de espesor y que parecen una hoja de alambre de gallinero enrollada en un cilindro, Los nanotubos de carbono de pared simple son una de varias familias de materiales de carbono puro que, debido a su tamaño a nanoescala, tienen propiedades especiales. “Nanotubos de carbono de pared simple, ”Dice el ingeniero químico del NIST Jeffery Fagan, "Tener ópticas exquisitas, mecánico, propiedades térmicas y electrónicas, y debido a su pequeño ancho pero largo, piense en algo como un mechón de cabello largo pero 10, 000 veces más delgado:el desarrollo completo de estos materiales debería permitir materiales más fuertes, así como mejorar muchas tecnologías, desde sensores hasta electrónica y baterías ".
Desafortunadamente, Los nanotubos son difíciles de producir sin impurezas importantes o en grandes cantidades. Nanotubos de pared simple, en particular, han sido notorios por su calidad relativamente baja y variabilidad de lote a lote. Por lo general, se producen en procesos complejos que utilizan pequeñas partículas de catalizadores metálicos que promueven el crecimiento de los nanotubos. El material resultante, a menudo un polvo similar al hollín que encontraría en su chimenea, con frecuencia ha contenido grandes cantidades de impurezas, como otras formas de carbono, ya veces niveles significativos de catalizadores.
“Uno de los problemas que aborda este material de referencia es que no existe un lote homogéneo que la gente pueda comprar para realizar mediciones comparativas, ”Dice Fagan. "Incluso de un lote a otro, Las muestras de polvo de nanotubos de carbono en bruto han variado tanto que no existe una consistencia entre laboratorios. Y eso es particularmente un problema para las comparaciones como las mediciones de toxicidad. Si compraste nanotubos de carbono, tenía prácticamente la garantía de que su muestra podría ser tan diferente de las muestras de cualquier otra persona que sus medidas podrían ser específicas de algún defecto de su material, o que es posible que otros no puedan reproducir lo que estaba haciendo ".
Para abordar estos problemas, un equipo de investigación multidisciplinario en NIST ha trabajado para desarrollar la metrología necesaria para las mediciones cuantitativas de nanotubos de carbono de pared simple a través de un enfoque de tres puntas:ciencia básica de medición y separación, protocolos y estándares documentales a través de organizaciones internacionales de estándares, y ahora materiales de referencia certificados.
El nuevo producto NIST, Material de referencia estándar (SRM) 2483, “Nanotubos de carbono de pared simple (hollín crudo), ”Abordará directamente la cuestión de la comparabilidad. Es posiblemente la mayor oferta de productos homogéneos, analizado químicamente, hollín de nanotubos de carbono donde se asegura la uniformidad de las muestras de una unidad a otra. Cada unidad de SRM 2483, un vial de vidrio que contiene 250 miligramos de hollín, está certificado por NIST para los valores de fracción de masa de varios contaminantes comunes:bario, cerio, cloro, cobalto, disprosio, europio, gadolinio lantano, molibdeno y samario. Valores de referencia (valores que se consideran precisos, pero sin llegar al nivel de confianza que certifica NIST) se proporcionan para siete elementos adicionales.
NIST también proporciona datos de referencia adicionales útiles para el análisis de nanotubos, incluyendo datos termogravimétricos y Raman, así como valores informativos para espectros de absorbancia ultravioleta-visible-infrarrojo cercano, espectros de fluorescencia del infrarrojo cercano, Espectros de dispersión Raman e imágenes de microscopía electrónica de barrido. Con estos conjuntos de información, Los compradores del material deben poder comparar sus resultados con los valores NIST y con los de los proveedores o después del procesamiento. asegurando un punto de comparación consistente.
Unidades individuales de SRM 2483, “Nanotubos de carbono de pared simple (hollín crudo), ”Están disponibles en el Programa de materiales de referencia estándar del NIST en www.nist.gov/srm/. Consulte www-s.nist.gov/srmors/view_detail.cfm?srm=2483 para obtener más detalles.
Los materiales de referencia estándar se encuentran entre los productos más utilizados y distribuidos del NIST. La agencia prepara, analiza y distribuye más de mil materiales diferentes que se utilizan en todo el mundo para comprobar la precisión de los instrumentos y los procedimientos de prueba utilizados en la fabricación, química Clínica, monitoreo ambiental, electrónica, forense criminal y decenas de otros campos.
