Perfekte nanorør skinner klarest

En omhyggelig undersøgelse fra Rice University har bragt et væld af ny information om enkeltvæggede kulstofnanorør gennem analyse af deres fluorescens.

Det aktuelle nummer af tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano indeholder en artikel om arbejde udført af kemikeren Bruce Weismans Rice lab for at forstå, hvordan længderne og ufuldkommenhederne af individuelle nanorør påvirker deres fluorescens – i dette tilfælde, det lys, de udsender ved nær-infrarøde bølgelængder.

Forskerne fandt ud af, at de lyseste nanorør af samme længde viser konsistent fluorescensintensitet, og jo længere røret er, jo lysere. "Der er en ret veldefineret grænse for, hvor lyse de ser ud, " sagde Weisman. "Og den maksimale lysstyrke er proportional med længden, hvilket tyder på, at disse rør ikke er påvirket af ufuldkommenheder."

Men de fandt ud af, at lysstyrken blandt nanorør af samme længde varierede meget, sandsynligvis på grund af beskadigede eller defekte strukturer eller kemiske reaktioner, der gjorde det muligt for atomer at låse sig fast på overfladen.

Undersøgelsen rapporterede først sidst sidste år af Weisman, hovedforfatter/tidligere kandidatstuderende Tonya Leeuw Cherukuri og postdoc-stipendiat Dmitri Tsyboulski detaljerede metoden, hvormed Cherukuri analyserede karakteristikaene af 400 individuelle nanorør af en specifik fysisk struktur kendt som (10, 2).

"Det er en hyldest til Tonyas dedikation og talent, at hun var i stand til at foretage dette store antal nøjagtige målinger, " sagde Weisman om sin tidligere elev.

Forskerne anvendte spektralfiltrering for selektivt at se den specifikke type nanorør. "Vi brugte spektroskopi til at tage denne meget polydisperse prøve indeholdende mange forskellige strukturer og studere kun en af ​​dem, den (10, 2) nanorør, " sagde Weisman. "Men selv inden for den ene type, der er en bred vifte af længder."

Weisman sagde, at undersøgelsen involverede at udskille et eller to isolerede nanorør ad gangen i en fortyndet prøve og finde deres længder ved at analysere videoer af rørene i bevægelse, fanget med et specielt fluorescensmikroskop. Filmene tillod også Cherukuri at katalogisere deres maksimale lysstyrke.

"Jeg tænker på disse rør som fluorescensunderpræstere, " sagde han. "Der er et par lyse, der fluorescerer til deres fulde potentiale, men de fleste af dem er bare slappere, og de er halvt så lyse, eller 20 procent så lyst, som de skal være.

"Det, vi ønsker at gøre, er at ændre den fordeling og ikke efterlade noget rør, prøv at få dem alle til tops. Vi vil gerne vide, hvordan deres fluorescens påvirkes af vækstmetoder og forarbejdning, for at se, om vi påfører skader, der forårsager dæmpningen.

"Dette er indsigt, du virkelig ikke kan få fra målinger på bulkprøver, " han sagde.

Kandidatstuderende Jason Streit udvider Cherukuris forskning. "Han har udarbejdet en måde at automatisere eksperimenterne på, så vi kan afbilde og analysere snesevis af nanorør på én gang, frem for en eller to. Det vil lade os gøre på et par uger, hvad der havde taget måneder med den oprindelige metode, " sagde Weisman.