Una forma sencilla de convertir nanotubos de carbono en valiosas nanocintas de grafeno puede ser triturarlos, según una investigación dirigida por Rice University.

El truco, dijo el científico de materiales de Rice Pulickel Ajayan, consiste en mezclar dos tipos de nanotubos modificados químicamente. Cuando entran en contacto durante la molienda, reaccionan y descomprimen, un proceso que hasta ahora ha dependido en gran medida de reacciones en soluciones químicas agresivas.

La investigación de Ajayan y sus colaboradores internacionales aparece en Comunicaciones de la naturaleza .

Para ser claro, Ajayan dijo:el nuevo proceso sigue siendo una reacción química que depende de moléculas adheridas deliberadamente a los nanotubos, un proceso llamado funcionalización. La parte más interesante para los investigadores es que un proceso tan simple como la molienda podría proporcionar un fuerte acoplamiento químico entre nanoestructuras sólidas y producir formas novedosas de productos nanoestructurados con propiedades específicas.

"Las reacciones químicas se pueden realizar fácilmente en soluciones, pero este trabajo es completamente en estado sólido, ", dijo." Nuestra pregunta es la siguiente:si podemos usar nanotubos como plantillas, funcionalizarlos y obtener reacciones en las condiciones adecuadas, ¿Qué tipo de cosas podemos hacer con un gran número de posibles nanoestructuras y grupos funcionales químicos? "

El proceso debería permitir muchas reacciones y productos químicos nuevos, dijo Mohamad Kabbani, estudiante de posgrado en Rice y autor principal del artículo. "El uso de diferentes funcionalidades en diferentes sistemas a nanoescala podría revolucionar el desarrollo de nanomateriales, " él dijo.

Nanocintas de grafeno altamente conductoras, miles de veces más pequeño que un cabello humano, están encontrando su camino en el mercado de materiales compuestos. Las nanocintas aumentan las propiedades electrónicas y / o la resistencia de los materiales.

"El control de estas estructuras mediante la transformación mecanoquímica será la clave para encontrar nuevas aplicaciones, "dijo el coautor Thalappil Pradeep, profesor de química en el Instituto Indio de Tecnología de Chennai. "La química blanda de este tipo puede ocurrir en muchas condiciones, contribuyendo a una mejor comprensión del procesamiento de materiales ".

En sus pruebas, los investigadores prepararon dos lotes de nanotubos de carbono de paredes múltiples, uno con grupos carboxilo y el otro con grupos hidroxilo unidos. Cuando se muelen juntos por hasta 20 minutos con un mortero, los aditivos químicos reaccionaron entre sí, Activando los nanotubos para descomprimirse en nanocintas, con agua como subproducto.

"Esa observación fortuita conducirá a más estudios sistemáticos de reacciones de nanotubos en estado sólido, incluyendo simulaciones y modelos teóricos ab-initio, "Ajayan dijo." Esto es emocionante ".

Los experimentos fueron duplicados por los laboratorios participantes en Rice, en el Instituto Indio de Tecnología y en la Universidad Libanesa Americana en Beirut. Se realizaron en condiciones estándar de laboratorio, así como en vacío, al aire libre al aire libre y con humedad variable, temperaturas tiempos y estaciones.

Los investigadores que llevaron a cabo la colaboración en tres continentes aún no saben con precisión qué está sucediendo a nanoescala. "Es una reacción exotérmica, por lo que la energía es suficiente para romper los nanotubos en cintas, pero los detalles de la dinámica son difíciles de monitorear, "Dijo Kabbani." No hay forma de que podamos moler dos nanotubos en un microscopio y ver cómo sucede. Todavía no, de todas formas."

Pero los resultados hablan por sí mismos.

"No sé por qué la gente no ha explorado esta idea, que puede controlar las reacciones apoyando los reactivos en nanoestructuras, "Ajayan dijo." Lo que hemos hecho es muy crudo, pero es un comienzo y mucho trabajo puede seguir en este sentido ".