Hoy dia, una multitud de industrias, incluyendo óptica, electrónica, Purificación del agua, y entrega de medicamentos, innovar a una escala sin precedentes con rollos de nanómetros de ancho de hojas de grafito en forma de panal de abejas llamadas nanotubos de carbono (CNT). Características como peso ligero, estructura conveniente, inmensa fuerza mecánica, conductividades térmicas y eléctricas superiores, y la estabilidad colocan a los CNT por encima de otras alternativas de materiales. Sin embargo, para abastecer su creciente demanda industrial, su producción debe incrementarse constantemente, y ahí radica el principal desafío del uso de CNT.

Si bien los científicos han podido cultivar CNT individuales de aproximadamente 50 cm de longitud, cuando intentan arreglos, o bosques, chocan contra un techo a unos 2 cm. Esto se debe a que el catalizador, que es clave para que ocurra el crecimiento de CNT, se desactiva y / o se agota antes de que los CNT en un bosque puedan crecer más, aumentando los costos monetarios y de las materias primas de la producción de CNT y amenazando con limitar su uso industrial.

Ahora, Un equipo de científicos de Japón ha diseñado una estrategia para romper el techo. En su estudio publicado en Carbón , el equipo presenta un enfoque novedoso de una técnica convencional que produce bosques de CNT de longitud récord:~ 14 cm, siete veces mayor que el máximo anterior. Hisashi Sugime, Profesor asistente en la Universidad de Waseda, quien lideró el equipo, explica, "En la técnica convencional, los CNT dejan de crecer debido a un cambio estructural gradual en el catalizador, así que nos enfocamos en desarrollar una nueva técnica que suprima este cambio estructural y permita que los CNT crezcan por un período más largo ".

Para empezar, el equipo creó un catalizador basado en sus hallazgos en un estudio anterior. Agregaron una capa de gadolinio (Gd) al óxido de hierro-aluminio convencional (Fe / Al ₂ O _X ) catalizador recubierto sobre un sustrato de silicio (Si). Esta capa de Gd previno el deterioro del catalizador hasta cierto punto, permitiendo que el bosque crezca hasta unos 5 cm de longitud.

Para prevenir aún más el deterioro del catalizador, el equipo colocó el catalizador en su cámara original llamada cámara de deposición química de vapor de gas frío (CVD). Allí, lo calentaron a 750 ° C y lo suministraron con pequeñas concentraciones (partes por millón) de vapores de Fe y Al a temperatura ambiente.

Esto mantuvo el catalizador en funcionamiento durante 26 horas, en cuyo tiempo un denso bosque de CNT podría crecer hasta 14 cm. Varios análisis para caracterizar los NTC cultivados mostraron que eran de alta pureza y fuerza competitiva.

Este logro no solo supera los obstáculos para la aplicación industrial generalizada de los CNT, sino que abre las puertas a la investigación en nanociencia. "Este método simple pero novedoso que prolonga drásticamente la vida útil del catalizador al suministrar fuentes de vapor a nivel de ppm es revelador para la ingeniería de catalizadores en otros campos como la petroquímica y el crecimiento de cristales de nanomateriales, Sugime dice:"El conocimiento aquí incluido podría ser fundamental para hacer de los nanomateriales una realidad omnipresente".