Image au microscope électronique à balayage d'un échantillon typique du matériau de référence standard de suie de nanotubes de carbone à paroi unique du NIST. Les nanotubes ont tendance à se coller les uns aux autres et à former des faisceaux de plus en plus petits. Certaines des impuretés sont également visibles. L'image montre une zone d'un peu plus d'un micromètre de large. (Couleur ajoutée pour plus de clarté.)Crédit :Vladar, NIST
(PhysOrg.com) -- Le National Institute of Standards and Technology (NIST) a publié le premier matériau de référence au monde pour la suie des nanotubes de carbone à paroi unique. Lointainment lié à la suie dans votre cheminée ou dans la flamme d'une bougie, la suie chargée de nanotubes est la principale source industrielle de nanotubes de carbone à paroi simple, peut-être l'archétype de tous les matériaux à l'échelle nanométrique. Le nouveau matériau du NIST offre aux entreprises et aux chercheurs une source indispensable de suie de nanotubes de carbone uniforme et bien caractérisée pour les comparaisons de matériaux, ainsi que des analyses chimiques et de toxicité.
Avec des parois de carbone d'un seul atome d'épaisseur et ressemblant à une feuille de grillage enroulé en un cylindre, les nanotubes de carbone à paroi unique sont l'une des nombreuses familles de matériaux de carbone pur qui, en raison de leur taille nanométrique, ont des propriétés particulières. « Nanotubes de carbone monoparoi, " dit Jeffery Fagan, ingénieur chimiste du NIST, "avoir une optique exquise, mécanique, propriétés thermiques et électroniques, et en raison de leur petite largeur mais de leur grande longueur, pensez à quelque chose comme un long morceau de cheveux mais 10, 000 fois plus mince - le développement complet de ces matériaux devrait permettre des matériaux plus résistants, ainsi que d'améliorer de nombreuses technologies, des capteurs à l'électronique et aux batteries.
Malheureusement, les nanotubes sont difficiles à produire sans impuretés importantes ou en grande quantité. Nanotubes monoparoi, en particulier, sont connus pour leur qualité relativement faible et leur variabilité d'un lot à l'autre. Ils sont généralement produits dans des processus complexes utilisant de petites particules de catalyseurs métalliques qui favorisent la croissance des nanotubes. Le matériau résultant - souvent une poudre semblable à la suie que vous trouverez dans votre cheminée - a souvent contenu de grandes quantités d'impuretés, comme d'autres formes de carbone, et parfois des niveaux importants de catalyseurs.
« L'un des problèmes abordés par ce document de référence est qu'il n'y a pas de lot homogène que les gens peuvent acheter pour faire des mesures comparatives, ", dit Fagan. « Même lot par lot, les échantillons bruts de poudre de nanotubes de carbone ont tellement varié qu'il n'y a pas de cohérence interlaboratoire. Et c'est particulièrement un problème pour les comparaisons telles que les mesures de toxicité. Si vous avez acheté des nanotubes de carbone, vous étiez à peu près assuré que votre échantillon pourrait être si différent des échantillons de n'importe qui d'autre que vos mesures pourraient être spécifiques à un défaut de votre matériau, ou que d'autres pourraient ne pas être en mesure de reproduire ce que vous faisiez.
Pour résoudre ces problèmes, une équipe de recherche multidisciplinaire du NIST a travaillé au développement de la métrologie nécessaire aux mesures quantitatives des nanotubes de carbone à paroi unique grâce à une approche à trois volets :la mesure de base et la science de la séparation, protocoles et normes documentaires par le biais d'organismes internationaux de normalisation, et maintenant des matériaux de référence certifiés.
Le nouveau produit NIST, Matériau de référence standard (MRS) 2483, « Nanotubes de carbone à simple paroi (suie brute), » abordera directement la question de la comparabilité. Il s'agit probablement de la plus grande offre au monde de produits homogènes, analysé chimiquement, suie de nanotubes de carbone où l'uniformité des échantillons d'une unité à l'autre est assurée. Chaque unité de SRM 2483, un flacon en verre contenant 250 milligrammes de suie, est certifié par le NIST pour les valeurs de fraction massique de plusieurs contaminants courants :baryum, cérium, chlore, cobalt, dysprosium, europium, gadolinium, lanthane, molybdène et samarium. Valeurs de référence (valeurs considérées comme exactes, mais n'atteignant pas le niveau de confiance certifié par le NIST) sont fournis pour sept éléments supplémentaires.
Le NIST fournit également des données de référence supplémentaires utiles pour l'analyse des nanotubes, y compris les données thermogravimétriques et Raman, ainsi que des valeurs informatives pour les spectres d'absorbance ultraviolet-visible-proche infrarouge, spectres de fluorescence proche infrarouge, Spectres de diffusion Raman et images de microscopie électronique à balayage. Avec ces ensembles d'informations, les acheteurs du matériau doivent pouvoir comparer leurs résultats aux valeurs NIST et à celles des fournisseurs ou après traitement, assurant un point de comparaison cohérent.
Unités individuelles de SRM 2483, « Nanotubes de carbone à simple paroi (suie brute), » sont disponibles auprès du programme de matériaux de référence standard du NIST à l'adresse www.nist.gov/srm/. Voir www-s.nist.gov/srmors/view_detail.cfm?srm=2483 pour plus de détails.
Les matériaux de référence standard sont parmi les produits les plus largement distribués et utilisés du NIST. L'agence prépare, analyse et distribue plus d'un millier de matériaux différents qui sont utilisés dans le monde pour vérifier l'exactitude des instruments et des procédures de test utilisées dans la fabrication, chimie clinique, surveillance de l'environnement, électronique, criminalistique et des dizaines d'autres domaines.