(Phys.org) - Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado que las nanofibras de carbono alineadas verticalmente (VACNF) se pueden fabricar utilizando aire ambiental, haciendo que el proceso de fabricación sea más seguro y menos costoso. Los VACNF son prometedores para su uso en herramientas de entrega de genes, sensores, baterías y otras tecnologías.

Las técnicas convencionales para crear VACNF se basan en el uso de gas amoniaco, que es tóxico. Y aunque el gas amoniaco no es caro, no es gratis.

"Este descubrimiento hace que la fabricación de VACNF sea más segura y económica, porque no necesita tener en cuenta los riesgos y costos asociados con el gas amoniaco, "dice el Dr. Anatoli Melechko, profesor asociado adjunto de ciencia e ingeniería de materiales en NC State y autor principal de un artículo sobre el trabajo. "Esto también aumenta la posibilidad de cultivar VACNF a una escala mucho mayor".

En el método más común para la fabricación de VACNF, Se coloca un sustrato recubierto con nanopartículas de níquel en una cámara de vacío y se calienta a 700 grados Celsius. Luego, la cámara se llena con gas amoniaco y acetileno o acetona, que contienen carbono. Cuando se aplica un voltaje al sustrato y un ánodo correspondiente en la cámara, el gas está ionizado. Esto crea plasma que dirige el crecimiento de nanofibras. Las nanopartículas de níquel liberan átomos de carbono, que comienzan a formar VACNF debajo de las nanopartículas de catalizador de níquel. Sin embargo, si se forma demasiado carbono en las nanopartículas, puede acumularse y obstruir el paso de átomos de carbono a las nanofibras en crecimiento.

El papel del amoníaco en este proceso es evitar que el carbono forme una costra en las nanopartículas, lo que evitaría la formación de VACNF.

"No pensamos que podríamos cultivar VACNF sin amoníaco o gas hidrógeno, "Dice Melechko. Pero lo intentó de todos modos.

El equipo de Melechko probó la técnica de vacío convencional, utilizando gas acetona. Sin embargo, reemplazaron el gas amoniaco con aire ambiente y funcionó. El tamaño, la forma y alineación de los VACNF fueron consistentes con los VACNF producidos usando técnicas convencionales.

"Hicimos esto usando la técnica de vacío sin amoníaco, "Dice Melechko." Pero crea la posibilidad teórica de cultivar VACNF sin una cámara de vacío. Si eso se puede hacer, podría crear VACNF a una escala mucho mayor ".

Melechko también destaca el papel de dos estudiantes de secundaria involucrados en el trabajo:A. Kodumagulla y V. Varanasi, que son los autores principales del artículo. "Este descubrimiento no habría ocurrido si no fuera por su enfoque del problema, que estaba libre de ideas preconcebidas, ", Dice Melechko." Creo que son futuros ingenieros de materiales ".

El papel, "Aerosíntesis:crecimiento de nanofibras de carbono alineadas verticalmente con plasma de CC de aire, "se publica en línea en Nanomateriales y nanotecnología .