Un investigador de la Universidad de Wyoming y su equipo han demostrado:por primera vez, la capacidad de alinear globalmente nanotubos de carbono de pared única a lo largo de un eje común. Este descubrimiento puede ser valioso en muchas áreas de la tecnología, como la electrónica, óptica, materiales compuestos, nanotecnología y otras aplicaciones de la ciencia de los materiales.

"A diferencia de los esfuerzos anteriores para alinear nanotubos mediante la filtración de solución de nanotubos, Creamos un sistema automatizado que podía crear varias películas alineadas a la vez, "dice William Rice, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Washington. "La automatización del sistema de filtración también tuvo el efecto de que pudimos controlar con precisión el caudal de filtración, que produjo una mayor alineación ".

Rice fue el autor correspondiente de un artículo, titulado "Alineación global de soluciones basadas en Películas de nanotubos de carbono de pared simple mediante filtración controlada por visión artificial, "que se publicó el 9 de octubre en la versión impresa de Nano letras , una revista internacional que informa sobre la investigación fundamental y aplicada en todas las ramas de la nanociencia y la nanotecnología. El mes pasado apareció una versión en línea del periódico.

Joshua Walker, un doctorado en física de tercer año. estudiante de Cheyenne, fue el autor principal del artículo. Valerie Kuehl, un doctorado de tercer año. estudiante de química de Beulah, Colo., fue un autor colaborador del artículo.

Los nanotubos de carbono de pared simple son cristales unidimensionales formados envolviendo una sola capa de grafito, a menudo llamado grafeno, en un cilindro nanoscópico. Tienen de 0,5 a 1,5 nanómetros de diámetro y van de 200 a 10, 000 nanómetros de longitud. Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro.

Debido a esta geometría única, Los nanotubos de carbono pueden ser metales o semiconductores, dependiendo de cómo se envuelva el grafeno, Rice explica. Los nanotubos de carbono pueden exhibir una conductividad eléctrica notable, y poseen una excepcional resistencia a la tracción y conductividad térmica.

"Los nanotubos de carbono alineados tienen el potencial de actuar como excelentes polarizadores ópticos, que son importantes para determinar ópticamente la deformación en materiales. Por ejemplo, si miras tu parabrisas con lentes polarizados, puede ver áreas de diferente tensión en el vidrio, Rice dice. El trabajo reciente de otros grupos también sugiere que los nanotubos alineados se pueden usar como transistores, Emisores de luz polarizados y disipadores de calor direccionales. La esperanza es que se pueda introducir una nueva generación de productos electrónicos totalmente de carbono con el uso de nanotubos de carbono, grafeno y vacantes en diamantes ".

Durante la ultima decada, Se han logrado avances sustanciales en el control químico de los nanotubos de carbono de pared simple. Rice y su equipo utilizaron la automatización y la paralelización de la visión artificial para producir de forma simultánea y globalmente alineadas, nanotubos de carbono de pared simple que utilizan filtración impulsada por presión. El control de retroalimentación permite que la filtración ocurra con un caudal constante que no solo mejora el orden nemático de los nanotubos de carbono de pared simple, pero también proporciona la capacidad de alinear una amplia gama de tipos de nanotubos de carbono de pared simple y en una variedad de membranas nanoporosas utilizando los mismos parámetros de filtración.

Adicionalmente, Rice dice que su equipo de investigación aplanó el menisco de la solución de nanotubos en el embudo de vidrio mediante un proceso de tratamiento llamado silanización. Esto evitó que los nanotubos se revolvieran por un frente de solución desigual mientras se filtraban los nanotubos. Estos dos avances producen películas de nanotubos que exhiben una excelente alineación en toda la estructura, que se midió utilizando una variedad de técnicas ópticas polarizadas.

"Los nanotubos de carbono son un sistema material importante debido a sus impresionantes propiedades físicas, como conductividad térmica extremadamente alta; un módulo de Young mucho mayor que el del acero; capacidad de carga de corriente mil veces mayor que la del cobre; y excelente acoplamiento de materia ligera, " él dice.

El módulo de Young es la relación entre la tensión (fuerza por unidad de área) y la deformación (cambio porcentual en las dimensiones físicas) en un material, Dice Rice. Plástica, el caucho y la madera tienen módulos de Young bajos, mientras que el acero, el diamante y los nanotubos tienen altos módulos de Young.