Kostfibre renser effektivt kulstofnanorør

En ny, billigere metode nemt og effektivt adskiller to typer kulstof nanorør. Processen, udviklet af forskere fra Nagoya University i Japan, kunne opskaleres til fremstilling af rensede partier af enkeltvæggede kulstofnanorør, der kan bruges i højtydende elektroniske enheder. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Anvendt Fysik Express .

Single-wall carbon nanorør (SWCNT'er) har fremragende elektroniske og mekaniske egenskaber, hvilket gør dem til ideelle kandidater til brug i en bred vifte af elektroniske enheder, inklusive tyndfilmstransistorer, der findes i LCD-skærme. Et problem er, at kun to tredjedele af de fremstillede SWCNT'er er egnede til brug i elektroniske enheder. De nyttige halvledende SWCNT'er skal adskilles fra de uønskede metalliske. Men den mest kraftfulde rensningsproces, kendt som vandig to-fase ekstraktion, involverer i øjeblikket brugen af ​​et dyrt polysaccharid, kaldet dextran.

Den organiske kemiker Haruka Omachi og kolleger ved Nagoya University antog, at dextrans effektivitet til at adskille halvledende fra metalliske SWCNT'er ligger i koblingerne, der forbinder dets glucoseenheder. I stedet for at bruge dextran til at adskille de to typer SWCNT'er, holdet prøvede det væsentligt billigere isomaltodextran, som har mange flere af disse forbindelser.

En batch af SWCNT'er blev efterladt i 15 minutter i en opløsning indeholdende polyethylenglycol og isomaltodextrin og derefter centrifugeret i fem minutter. Tre forskellige typer isomaltodextrin blev prøvet, hver med et forskelligt antal bindinger og en forskellig molekylvægt. Holdet fandt, at metalliske SWCNT'er separerede til den nederste isomaltodextrin del af opløsningen, mens de halvledende SWCNT'er svævede til den øverste polyethylenglycoldel.

Typen af ​​isomaltodextrin med høj molekylvægt og flest bindinger var den mest effektive (99%) til at adskille de to typer SWCNT'er. Holdet fandt også, at et andet polysaccharid, kaldet pullulan, hvis glukoseenheder er forbundet med forskellige slags bindinger, var ineffektiv til at adskille de to typer SWCNT'er. Forskerne foreslår, at antallet og typen af ​​bindinger, der er til stede i isomaltodextrin, spiller en vigtig rolle i deres evne til effektivt at adskille kulstofnanorørene.

Holdet fandt også ud af, at en tyndfilmstransistor lavet med deres rensede halvledende SWCNT'er fungerede meget godt.

Isomaltodextrin er et billigt og bredt tilgængeligt polysaccharid fremstillet af stivelse, der bruges som kostfiber. Dette gør det til et omkostningseffektivt alternativ til SWCNT-ekstraktionsprocessen. Omachi og hans kolleger er i øjeblikket i diskussioner med virksomheder for at kommercialisere deres tilgang. De arbejder også på at forbedre ydeevnen af ​​tyndfilmstransistorer ved hjælp af halvledende SWCNT'er i fleksible skærme og sensorenheder.