Los cables de nanotubos se autoensamblan bajo la influencia de un campo eléctrico dirigido de la bobina de Tesla. Crédito:Jeff Fitlow
Los científicos de la Universidad de Rice han descubierto que el fuerte campo de fuerza emitido por una bobina de Tesla hace que los nanotubos de carbono se autoensamblen en cables largos. un fenómeno que ellos llaman "teslaforesis".
El equipo dirigido por el químico de Rice Paul Cherukuri informó sus resultados esta semana en ACS Nano .
Cherukuri considera que esta investigación establece un camino claro hacia el ensamblaje escalable de nanotubos de abajo hacia arriba.
El sistema funciona mediante la oscilación remota de cargas positivas y negativas en cada nanotubo, haciéndolos encadenar juntos en cables largos. La bobina Tesla especialmente diseñada de Cherukuri incluso genera un efecto similar a un rayo tractor cuando los cables de nanotubos se tiran hacia la bobina a largas distancias.
Este efecto de campo de fuerza sobre la materia nunca se había observado a una escala tan grande, Cherukuri dijo:y el fenómeno era desconocido para Nikola Tesla, quien inventó la bobina en 1891 con la intención de entregar energía eléctrica inalámbrica.
"Los campos eléctricos se han utilizado para mover objetos pequeños, pero solo en distancias ultracortas, "Cherukuri dijo." Con teslaforesis, tenemos la capacidad de ampliar masivamente los campos de fuerza para mover la materia de forma remota ".
Los investigadores descubrieron que el fenómeno ensambla y alimenta simultáneamente circuitos que recolectan energía del campo. En un experimento, nanotubos ensamblados en cables, formó un circuito que conecta dos LED y luego absorbió energía del campo de la bobina de Tesla para encenderlos.
Cherukuri se dio cuenta de que una bobina Tesla rediseñada podía crear un poderoso campo de fuerza a distancias mucho mayores de lo que nadie imaginaba. Su equipo observó la alineación y el movimiento de los nanotubos a varios pies de distancia de la bobina. "Es algo tan asombroso ver cómo estos nanotubos cobran vida y se unen en cables al otro lado de la habitación, " él dijo.
Los nanotubos fueron un primer material de prueba natural, dada su herencia en Rice, donde se inventó el proceso de producción de HiPco. Pero los investigadores imaginan que también se pueden ensamblar muchos otros nanomateriales.
Lindsey Bornhoeft, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en ingeniería biomédica en la Universidad Texas A&M, dijo que el campo de fuerza dirigido desde la bobina de banco en Rice está restringido a solo unos pocos pies. Examinar los efectos sobre la materia a mayores distancias requeriría sistemas más grandes que están en desarrollo. Cherukuri sugirió que las superficies estampadas y los múltiples sistemas de bobinas Tesla podrían crear circuitos de autoensamblaje más complejos a partir de partículas de tamaño nanométrico.
Paul Cherukuri, químico de la Universidad de Rice, izquierda, La estudiante graduada de Texas A&M Lindsey Bornhoeft, centrar, y el científico investigador de Rice, Carter Kittrell, muestran el poder de la teslaforesis, que enciende de forma inalámbrica sus tubos fluorescentes. Las pruebas con una bobina Tesla personalizada revelaron que los nanotubos dentro del campo se autoensamblan en cables. Crédito:Jeff Fitlow
Cherukuri y su esposa, Tonya, también alumna de Rice y coautora del artículo, notó que su hijo Adam hizo algunas observaciones notables mientras miraba videos del experimento. "Me sorprendió que notara patrones en los movimientos de los nanotubos que yo no veía, ", Dijo Cherukuri." No pude convertirlo en un autor en el periódico, pero tanto él como su hermano pequeño John son reconocidos por sus útiles discusiones ".
Cherukuri conoce el valor de la observación juvenil, y la imaginación, desde que comenzó a diseñar bobinas Tesla cuando era adolescente. "Nunca hubiera pensado, como un niño de 14 años construye bobinas, que algún día iba a ser útil, " él dijo.
Cherukuri y su equipo autofinanciaron el trabajo, lo que dijo lo hizo más significativo para el grupo. "Este fue uno de los proyectos más emocionantes que he realizado. lo hizo aún más porque era un grupo totalmente voluntario de científicos y estudiantes apasionados. Pero debido a que Rice tiene esta maravillosa cultura de sabiduría no convencional, pudimos hacer un descubrimiento asombroso que empuja las fronteras de la nanociencia ".
Los conjuntos de nanotubos se extraen de la fuente de un campo de Tesla en un experimento en un laboratorio de Rice. Crédito:Jeff Fitlow
Los compañeros de equipo esperan ver adónde conduce su investigación. "Estos cables de nanotubos crecen y actúan como nervios, y el ensamblaje controlado de nanomateriales de abajo hacia arriba puede usarse como plantilla para aplicaciones en medicina regenerativa, ", Dijo Bornhoeft.
"Hay tantas aplicaciones en las que se pueden utilizar fuertes campos de fuerza para controlar el comportamiento de la materia tanto en sistemas biológicos como artificiales, ", Dijo Cherukuri." Y aún más emocionante es cuánta física y química fundamentales estamos descubriendo a medida que avanzamos. Este es realmente solo el primer acto de una historia asombrosa ".
Los coautores son Rice, senior Aida Castillo; Los científicos de investigación del arroz Carter Kittrell, Dustin James y Bruce Brinson; El miembro distinguido de la facultad de Rice, Bruce Johnson; Thomas Rybolt, jefe del departamento de química y profesor de la Fundación UC en la Universidad de Tennessee-Chattanooga; y Preston Smalley de la Segunda Escuela Bautista en Houston, que trabajó en el proyecto como pasante de verano en Rice. Cherukuri y Bornhoeft comenzaron el proyecto mientras ambos estaban en la Universidad de Tennessee-Chattanooga.
