Au Centre national de microscopie électronique de Berkeley Lab, il a été révélé que l'ADN simple brin peut disperser des faisceaux de nanotubes de carbone à paroi simple dans des tubes individuels et servir de repères pour la synthèse de nanoparticules de platine sur ces tubes.

Le Centre national de microscopie électronique (NCEM) de Berkeley Lab a fourni la technologie et une bourse de chercheur invité qui ont aidé un chercheur de l'Université d'État du Missouri à faire une découverte clé qui devrait stimuler les efforts pour utiliser les nanotubes de carbone comme supports catalytiques dans les piles à combustible à éthanol direct. En utilisant les capacités de caractérisation avancées des microscopes TEAM 0.5 et Tecnai de NCEM, Le scientifique des matériaux Lifeng Dong a découvert que l'ADN simple brin peut être utilisé pour disperser des faisceaux de nanotubes de carbone à simple paroi dans des tubes individuels. Les simples brins d'ADN peuvent également servir de repères pour la synthèse de nanoparticules de platine sur ces tubes.

"Sans la bourse de chercheur invité du NCEM, Je n'aurais pas eu l'occasion de travailler avec des scientifiques du NCEM et d'utiliser des microscopes de pointe pour caractériser ces échantillons, », a écrit Dong dans une lettre au directeur du NCEM, Uli Dahmen. Dong a acquis ses images au TEAM 0.5 et au 200 kV Tecnai avec l'aide du personnel du Berkeley Lab au NCEM dont Christian Kisielowski, Thomas Duden, Masashi Watanabe, Zonghoon Lee et ChengYu Song.

Les piles à combustible portables alimentées directement par l'éthanol ont le potentiel d'être beaucoup plus efficaces que les moteurs à combustion alimentés à l'éthanol et beaucoup plus pratiques que les piles à combustible à hydrogène, car l'éthanol est plus facile à stocker et à transporter que l'hydrogène. Ce qui manque à la production de piles à combustible à éthanol direct, c'est un bon catalyseur pour l'oxydation de l'éthanol.

Les nanotubes de carbone à simple paroi revêtus de platine (SWCNT) sont très prometteurs pour cette tâche en raison de leur conductivité électronique et de leur surface élevées. Cependant, il est dans la nature de ces nanotubes monoparoi de former des faisceaux. Pour qu'ils soient efficacement utilisés comme partisans des catalyseurs au platine dans les piles à combustible à éthanol direct, des moyens efficaces doivent être trouvés pour séparer les SWCNT groupés dans des tubes individuels et pour synthétiser des nanoparticules de platine sur les nanotubes.

"Nos images montrent que les nanoparticules de platine se développent sélectivement sur des nanotubes de carbone en fonction des emplacements d'ADN simple brin, ", dit Dong. « Les molécules d'ADN ne dispersent pas seulement efficacement les faisceaux de SWCNT dans des tubes individuels, mais fournissent également une adresse pour la formation de nanoparticules de platine le long des surfaces des nanotubes. Cela suggère une méthode pour synthétiser d'autres types de nanoparticules supportées par des nanotubes de carbone, comme le palladium et l'or, pour des applications dans les piles à combustible et l'électronique à l'échelle nanométrique.

L'acronyme TEAM signifie Transmission Electron Aberration-corrected Microscope. TEAM 0.5 est capable de produire des images avec une résolution d'un demi-angström, qui est inférieur au diamètre d'un seul atome d'hydrogène. TEAM 0.5 a également la capacité de corriger le phénomène de dégradation de l'image connu sous le nom d'aberration sphérique. Le microscope 200kV Tecnai est optimisé pour la recherche sur les matériaux qui nécessite soit les performances de microscopie électronique à transmission à balayage de la plus haute résolution, c'est-à-dire l'imagerie et la spectroscopie, ou des méthodes d'imagerie et d'analyse corrélées.

« Le plus grand défi pour obtenir ces images était que nos microscopes restent stables à leurs meilleurs niveaux de performance, ", déclare Song, membre du personnel du NCEM, qui fournit le support pour le microscope 200 kV Tecnai. « Alors que nous imaginons un échantillon à l'échelle atomique, toute instabilité dans le microscope est agrandie des millions de fois avec l'image. Au NCEM, nous contrôlons régulièrement les performances de nos microscopes et veillons à toute optique, mécanique, ou des perturbations électriques.