Les nanofibres de carbone sont prometteuses pour des technologies allant des appareils d'imagerie médicale aux outils de mesure scientifiques précis, mais le temps et les dépenses associés à la création uniforme de nanofibres de la bonne taille ont été un obstacle – jusqu'à présent. Une nouvelle étude de la North Carolina State University démontre une méthode améliorée pour créer des nanofibres de carbone de tailles spécifiques, ainsi que d'expliquer la science derrière la méthode.

« Les nanofibres de carbone ont une multitude d'applications potentielles, mais leur utilité est affectée par leur diamètre - et le contrôle du diamètre des nanofibres a toujours été coûteux et chronophage, " dit le Dr Anatoli Melechko, professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux à NC State et co-auteur d'un article décrivant l'étude.

Spécifiquement, les chercheurs ont montré que des nanoparticules de nickel recouvertes d'une coque de ligand peuvent être utilisées pour faire croître des nanofibres de carbone de diamètre uniforme. Les ligands sont de petites molécules organiques qui ont des groupes fonctionnels (parties de la molécule) qui se lient directement aux métaux. Les nanoparticules de nickel sont particulièrement intéressantes car, à haute température, elles peuvent servir de catalyseurs pour la croissance des nanofibres de carbone.

"Ce que nous avons appris, c'est que la coque du ligand, qui est composé de trioctylphosphine, subit des changements chimiques à haute température - se transformant progressivement en une coque semblable au graphite, " dit le Dr Joe Tracy, co-auteur de l'article et professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à NC State. "Ces coques 'graphitiques' empêchent les nanoparticules de nickel de s'agglomérer à des températures élevées, ce qui est un problème pour les applications à haute température impliquant des nanoparticules."

L'utilisation de nanoparticules pour faire croître des nanofibres est utile, parce que les fibres ont tendance à avoir le même diamètre que les nanoparticules à partir desquelles elles se développent. Si vous avez besoin de nanofibres de 20 nanomètres (nm) de diamètre, vous utiliseriez simplement des nanoparticules de 20 nm de diamètre comme catalyseur.

"C'est pourquoi il est important de contrôler le diamètre des nanoparticules. Si elles commencent à s'agglomérer à haute température, vous finissez par faire pousser des nanofibres de beaucoup de différentes, de plus grandes tailles, " dit Melechko. "Cette recherche nous donne une meilleure compréhension fondamentale de la relation entre les nanoparticules de nickel, des ligands et la synthèse des nanofibres de carbone."

L'utilisation de nanoparticules pour faire pousser des nanofibres présente un autre avantage :elle vous permet de définir où les nanofibres poussent et comment elles sont disposées. Si vous avez besoin que les nanofibres se développent selon un modèle spécifique, vous arrangeriez les nanoparticules dans ce motif avant de faire croître les fibres.