NIST frigiver det første certificerede referencemateriale til enkeltvæggede kulstof nanorør

(PhysOrg.com) - National Institute of Standards and Technology (NIST) har udgivet verdens første referencemateriale til enkeltvægget kulstof nanorørsod. Fjernt relateret til soden i din pejs eller i en stearinlysflamme, nanorør-ladet sod er den primære industrielle kilde til enkeltvæggede kulstof nanorør, måske arketypen for alle materialer i nanoskala. Det nye NIST-materiale tilbyder virksomheder og forskere en hårdt tiltrængt kilde til ensartet og velkarakteriseret kulstofnanorørsod til materialesammenligninger, samt kemisk og toksicitetsanalyse.

Med vægge af kulstof, der kun er et atom tykke og ligner et stykke kyllingetråd krøllet til en cylinder, enkeltvæggede kulstof nanorør er en af ​​flere familier af rene kulstofmaterialer, på grund af deres nanoskala størrelse, har særlige egenskaber. "Enkeltvæggede kulstof nanorør, ” siger NIST kemiingeniør Jeffery Fagan, "har udsøgt optisk, mekanisk, termiske og elektroniske egenskaber, og på grund af deres lille bredde, men lange længder - tænk på noget som et langt stykke hår, men 10, 000 gange tyndere - fuld udvikling af disse materialer skulle muliggøre lettere, stærkere materialer, samt forbedre mange teknologier fra sensorer til elektronik og batterier."

Desværre, nanorør er svære at fremstille uden væsentlige urenheder eller i store mængder. Enkeltvæggede nanorør, i særdeleshed, har været berygtet for deres relativt lave kvalitet og batch-til-batch-variabilitet. De produceres typisk i komplekse processer ved hjælp af små partikler af metalkatalysatorer, der fremmer væksten af ​​nanorørene. Det resulterende materiale - ofte et pulver ikke ulig den sod, du ville finde i din pejs - har ofte indeholdt store mængder urenheder, såsom andre former for kulstof, og nogle gange betydelige niveauer af katalysatorer.

"Et af de problemer, som dette referencemateriale behandler, er, at der ikke er nogen homogen masse, som folk kan købe for at udføre sammenlignende målinger, ” siger Fagan. "Selv batch-til-batch, prøver af råkulstof nanorørspulver har varieret så meget, at der ikke er nogen interlaboratorisk konsistens. Og det er især et problem for sammenligninger såsom toksicitetsmålinger. Hvis du har købt kulstof nanorør, du var stort set garanteret, at din prøve kunne være så forskellig fra andres prøver, at dine mål enten kunne være specifikke for en eller anden fejl i dit materiale, eller at andre måske ikke er i stand til at gengive det, du lavede."

For at løse disse problemer, et multidisciplinært forskerhold ved NIST har arbejdet på at udvikle den metrologi, der er nødvendig for kvantitative enkeltvæggede målinger af kulstof nanorør gennem en tre-benet tilgang:grundlæggende måling og separationsvidenskab, dokumentarprotokoller og standarder gennem internationale standardiseringsorganisationer, og nu certificerede referencematerialer.

Det nye NIST produkt, Standard referencemateriale (SRM) 2483, "Enkeltvæggede kulstof nanorør (råsod), ” vil direkte behandle spørgsmålet om sammenlignelighed. Det er muligvis verdens største enkeltforsyning af homogene, kemisk analyseret, kulstof nanorørsod, hvor ensartetheden af ​​prøverne fra enhed til enhed er sikret. Hver enhed af SRM 2483, et hætteglas indeholdende 250 milligram sod, er certificeret af NIST for massefraktionsværdierne af flere almindelige forurenende stoffer:barium, cerium, klor, kobolt, dysprosium, europium, gadolinium, lanthan, molybdæn og samarium. Referenceværdier (værdier, der menes at være nøjagtige, men ikke stiger til det niveau af tillid, som NIST certificerer) er forudsat for yderligere syv elementer.

NIST giver også yderligere referencedata, der er nyttige til nanorøranalyse, inklusive termiske gravimetriske og Raman-data, samt informationsværdier for ultraviolet-synlig-nær-infrarød absorbansspektre, nær-infrarøde fluorescensspektre, Raman-spredningsspektre og scanning af elektronmikroskopibilleder. Med disse sæt informationer, købere af materialet bør være i stand til at sammenligne deres resultater med NIST-værdierne og med dem fra leverandører eller efter forarbejdning, sikre et konsekvent sammenligningspunkt.

Enkelte enheder af SRM 2483, "Enkeltvæggede kulstof nanorør (råsod), ” er tilgængelige fra NIST Standard Reference Materials Program på www.nist.gov/srm/. Se www-s.nist.gov/srmors/view_detail.cfm?srm=2483 for detaljer.

Standard referencematerialer er blandt de mest udbredte og brugte produkter fra NIST. Agenturet forbereder bl. analyserer og distribuerer mere end tusind forskellige materialer, der bruges over hele verden for at kontrollere nøjagtigheden af ​​instrumenter og testprocedurer, der anvendes i fremstillingen, klinisk kemi, miljøovervågning, elektronik, kriminel efterforskning og snesevis af andre områder.