Une étude minutieuse de l'Université Rice a apporté une mine de nouvelles informations sur les nanotubes de carbone à paroi unique grâce à l'analyse de leur fluorescence.
Le numéro actuel de la revue American Chemical Society ACS Nano présente un article sur les travaux du laboratoire Rice du chimiste Bruce Weisman pour comprendre comment les longueurs et les imperfections des nanotubes individuels affectent leur fluorescence - dans ce cas, la lumière qu'ils émettent dans le proche infrarouge.
Les chercheurs ont découvert que les nanotubes les plus brillants de la même longueur présentent une intensité de fluorescence constante, et plus le tube est long, le plus brillant. "Il y a une limite assez bien définie à leur luminosité, " Weisman a dit. " Et cette luminosité maximale est proportionnelle à la longueur, ce qui suggère que ces tubes ne sont pas affectés par les imperfections."
Mais ils ont constaté que la luminosité parmi les nanotubes de même longueur variait considérablement, probablement en raison de structures endommagées ou défectueuses ou de réactions chimiques qui ont permis aux atomes de s'accrocher à la surface.
L'étude rapportée pour la première fois à la fin de l'année dernière par Weisman, l'auteur principal/ancienne étudiante diplômée Tonya Leeuw Cherukuri et le boursier postdoctoral Dmitri Tsyboulski ont détaillé la méthode par laquelle Cherukuri a analysé les caractéristiques de 400 nanotubes individuels d'une structure physique spécifique connue sous le nom de (10, 2).
"C'est un hommage au dévouement et au talent de Tonya qu'elle ait pu faire ce grand nombre de mesures précises, " a déclaré Weisman à propos de son ancien élève.
Les chercheurs ont appliqué un filtrage spectral pour visualiser sélectivement le type spécifique de nanotube. "Nous avons utilisé la spectroscopie pour prélever cet échantillon très polydispersé contenant de nombreuses structures différentes et étudier une seule d'entre elles, le (10, 2) nanotubes, " Weisman a dit. "Mais même au sein de ce type, il y a une large gamme de longueurs."
Weisman a déclaré que l'étude impliquait de sélectionner un ou deux nanotubes isolés à la fois dans un échantillon dilué et de trouver leurs longueurs en analysant des vidéos des tubes en mouvement capturés avec un microscope à fluorescence spécial. Les films ont également permis à Cherukuri de cataloguer leur luminosité maximale.
"Je considère ces tubes comme des sous-performants en fluorescence, " il a dit. " Il y a quelques brillants qui fluorescent à leur plein potentiel, mais la plupart d'entre eux ne sont que des fainéants, et ils sont deux fois moins brillants, ou 20 pour cent aussi brillant, comme ils devraient l'être.
"Ce que nous voulons faire, c'est changer cette distribution et ne laisser aucun tube derrière nous, essayez de les amener tous au sommet. Nous voulons savoir comment leur fluorescence est affectée par les méthodes de croissance et le traitement, pour voir si nous infligeons des dommages qui causent la gradation.
"Ce sont des informations que vous ne pouvez vraiment pas obtenir à partir de mesures sur des échantillons en vrac, " il a dit.
L'étudiant diplômé Jason Streit étend les recherches de Cherukuri. "Il a trouvé un moyen d'automatiser les expériences afin que nous puissions imager et analyser des dizaines de nanotubes à la fois, plutôt qu'un ou deux. Cela nous permettra de faire en quelques semaines ce qui avait pris des mois avec la méthode originale, ", a déclaré Weisman.
