Dans deux nouveaux articles, Des chercheurs de l'Université Rice rapportent avoir utilisé l'ultracentrifugation (UCF) pour créer des échantillons hautement purifiés d'espèces de nanotubes de carbone.

Une équipe, dirigé par le professeur Rice Junichiro Kono et les étudiants diplômés Erik Haroz et William Rice, a fait un petit mais significatif pas vers le rêve d'un réseau électrique national efficace qui dépend de nanofils quantiques hautement conducteurs.

L'autre, dirigé par le professeur Rice Bruce Weisman et l'étudiant diplômé Saunab Ghosh, a utilisé UCF pour préparer des lots triés structurellement de nanotubes semi-conducteurs qui pourraient trouver des utilisations critiques en médecine et en électronique.

L'UCF est ce que cela ressemble:une version ultra-rapide du processus de centrifugation utilisé par les techniciens de laboratoire médical pour séparer les cellules sanguines du plasma.

Le processus consiste à mettre en suspension des mélanges de nanotubes de carbone à paroi unique dans des combinaisons de liquides de densités différentes. Lorsqu'il est tourné par une centrifugeuse jusqu'à 250, 000 g - c'est 250, 000 fois la force de gravité - les nanotubes migrent vers les liquides qui correspondent à leurs propres densités. Après plusieurs heures dans la centrifugeuse, le tube à essai devient un parfait coloré avec des couches de nanotubes purifiés. Chaque espèce a ses propres caractéristiques électroniques et optiques, qui sont tous utiles de diverses manières.

Le laboratoire de Weisman a publié ses résultats dans l'édition en ligne d'aujourd'hui de Nature Nanotechnologie . Weisman est professeur de chimie à Rice.

Le laboratoire de Kono a récemment publié ses résultats dans l'édition en ligne de ACS Nano . Kono est professeur en génie électrique et informatique et professeur de physique et d'astronomie.

L'absence de lots purs d'espèces de nanotubes « est un véritable frein dans le domaine depuis près de 20 ans, " a déclaré Weisman. Bien que la technique UCF ne soit pas nouvelle, Ghosh a découvert qu'un réglage minutieux de la structure du gradient lui a permis de trier au moins 10 des nombreuses espèces de nanotubes contenus dans un seul échantillon produit par le processus HiPco créé par Rice.

La recherche fondamentale est un grand gagnant précoce, "parce que quand on peut obtenir des échantillons purs de nanotubes, vous pouvez en apprendre beaucoup plus sur eux, " Weisman a dit. " Deuxièmement, certaines applications électroniques deviennent beaucoup plus simples car le type de tube détermine la bande interdite du nanotube, une propriété électronique cruciale. » Les applications biomédicales peuvent bénéficier de l'exploitation des propriétés optiques de types spécifiques de nanotubes.

Dans le laboratoire Kono, les nanotubes métalliques sont montés au sommet de la fiole en rotation tandis que presque tous les nanotubes semi-conducteurs ont coulé au fond. Ce qui a surpris les chercheurs principaux Haroz et Rice, c'est que presque tous les tubes métalliques étaient des SWNT de fauteuil, l'espèce la plus recherchée pour la fabrication de nanofils quantiques. Espèces en zigzag et quasi-zigzag, également considéré comme métallique, coulerait aussi.

Les nanotubes de fauteuil sont ainsi appelés en raison de leurs segments d'extrémité en forme de "U". Théoriquement, les fauteuils sont les nanotubes les plus conducteurs, laisser les électrons se charger au milieu sans rien pour les ralentir.

La composition de la solution de gradient a fait une différence dans la qualité des échantillons, dit Haroz. "L'un des tensioactifs que nous utilisons, cholate de sodium, a une structure moléculaire similaire à un nanotube - essentiellement des hexagones assemblés, " dit-il. " Nous pensons qu'il y a une correspondance entre le cholate de sodium et la structure des nanotubes, et il se lie un peu mieux à un fauteuil qu'à des zigzags."

Des obstacles restent sur la voie des nanofils de fauteuil quantique que le pionnier de la nanotechnologie et lauréat du prix Nobel Richard Smalley, Premier mentor de Haroz à Rice décédé en 2005, serait une panacée pour de nombreux problèmes du monde. Fixer la distribution de l'énergie et des solutions à d'autres défis - eau propre, nourriture, problèmes environnementaux - se mettra en place, Il croyait.

« L'étape 1 du projet de nanofils quantiques en fauteuil est :« Pouvons-nous des fauteuils ? » Nous l'avons fait, " dit Haroz. " Maintenant, créons des structures macroscopiques - pas nécessairement de longs câbles, mais de petites structures -- pour tester leur conductivité."