(Phys.org) — Des chercheurs de la North Carolina State University ont démontré que les nanofibres de carbone alignées verticalement (VACNF) peuvent être fabriquées en utilisant l'air ambiant, rendre le processus de fabrication plus sûr et moins coûteux. Les VACNF sont prometteurs pour une utilisation dans les outils de livraison de gènes, capteurs, batteries et autres technologies.

Les techniques classiques de création de VACNF reposent sur l'utilisation de gaz ammoniac, qui est toxique. Et tandis que l'ammoniac n'est pas cher, ce n'est pas gratuit.

« Cette découverte rend la fabrication de VACNF plus sûre et moins chère, parce que vous n'avez pas besoin de prendre en compte les risques et les coûts associés au gaz ammoniac, " dit le Dr Anatoli Melechko, professeur agrégé adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'État de Caroline du Nord et auteur principal d'un article sur le travail. "Cela soulève également la possibilité de développer des VACNF à une échelle beaucoup plus grande."

Dans la méthode la plus courante pour la fabrication de VACNF, un substrat recouvert de nanoparticules de nickel est placé dans une chambre à vide et chauffé à 700 degrés Celsius. La chambre est ensuite remplie d'ammoniac gazeux et d'acétylène ou d'acétone gazeux, qui contiennent du carbone. Lorsqu'une tension est appliquée au substrat et à une anode correspondante dans la chambre, le gaz est ionisé. Cela crée un plasma qui dirige la croissance des nanofibres. Les nanoparticules de nickel libèrent des atomes de carbone, qui commencent à former des VACNF sous les nanoparticules de catalyseur de nickel. Cependant, si trop de carbone se forme sur les nanoparticules, il peut s'accumuler et obstruer le passage des atomes de carbone vers les nanofibres en croissance.

Le rôle de l'ammoniac dans ce processus est d'empêcher le carbone de former une croûte sur les nanoparticules, ce qui empêcherait la formation de VACNF.

« Nous ne pensions pas pouvoir cultiver des VACNF sans ammoniaque ni hydrogène gazeux, " dit Melechko. Mais il a quand même essayé.

L'équipe de Melechko a essayé la technique conventionnelle du vide, en utilisant du gaz acétone. Cependant, ils ont remplacé le gaz ammoniac par de l'air ambiant – et cela a fonctionné. La taille, la forme et l'alignement des VACNF étaient cohérents avec les VACNF produits en utilisant des techniques conventionnelles.

"Nous l'avons fait en utilisant la technique du vide sans ammoniaque, " dit Melechko. "Mais cela crée la possibilité théorique de cultiver des VACNF sans chambre à vide. Si cela peut être fait, vous seriez en mesure de créer des VACNF à une échelle beaucoup plus grande."

Melechko souligne également le rôle de deux lycéens impliqués dans les travaux :A. Kodumagulla et V. Varanasi, qui sont les principaux auteurs de l'article. "Cette découverte n'aurait pas eu lieu sans leur approche du problème, libre de tout préjugé, " dit Melechko. "Je pense que ce sont de futurs ingénieurs en matériaux."

Le papier, "Aérosynthèse :Croissance de nanofibres de carbone alignées verticalement avec du plasma Air DC, " est publié en ligne dans Nanomatériaux et nanotechnologie .