Ny undersøgelse præsenterer hygroskopiske mikro/nanolenses langs kulstof nanorør-ionkanaler

En ny teknologi, er i stand til at analysere nanomaterialer i vores daglige liv med brug af almindeligt 'salt'. Dette gør det muligt for forskellige molekyler at forstærke - op til hundredvis af gange - de signaler, de producerer som reaktion på lys, derved gør dem meget anvendelige til forskning i nanomateriale.

Et forskerhold, ledet af professor Chang Young Lee fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST har introduceret en ny teknologi, som gør det nemt at observere kulstofnanorør (CNT'er) under stuetemperatur. Belægningen af ​​CNT -overfladen med saltkrystaller tillader direkte observation af CNT'ernes form- og positionsændringer. Deres resultater afslørede også, at saltkrystaller lavet på CNT'er kunne tjene som en linse til at observere nanomaterialer.

Carbon nanorør (CNT'er), som er rørlignende materialer lavet af kulstofatomer forbundet i sekskantede former, har for nylig tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres unikke optiske, mekanisk, og elektriske egenskaber. Imidlertid, individuelle kulstof nanorør er vanskelige at observere med et generelt optisk mikroskop på grund af deres ekstremt lille størrelse. Selvom disse objekter i en meget fin skala kan undersøges via elektronmikroskopet, der bruger en elektronstråle eller atomkraftmikroskopi (AFM), der bruger kraft mellem individuelle atomer, sådanne metoder er vanskelige at bruge og begrænser det observerbare område.

Holdet overvandt disse begrænsninger ved at bruge salte, der almindeligvis findes i miljøet. Når saltvand tilsættes til kulstofnanorør arrangeret i én dimension, og et elektrisk felt påføres, saltioner bevæger sig langs kulstofnanorørets ydre overflade for at danne saltkrystaller. Disse saltkrystaller - 'tøj' - gør det muligt at observere kulstofnanorør fordelt over et stort område ved kun at bruge det optiske mikroskop, der almindeligvis bruges i laboratorier. Saltkrystaller opløses godt i vand, som ikke beskadiger kulstofnanorørene, og er stabile inden de vaskes ud, så de kan visualiseres semi-permanent.

Holdet fandt også ud af, at saltkrystaller dannet på kulstofnanorør kan forstærke de optiske signaler fra nanorørene hundredvis af gange. Normalt, når lyset modtages, indre molekyler interagerer med lysenergi for at udsende nye signaler, eller optiske signaler. Forstærkning og analyse af dette signal afslører materialets egenskaber, med saltkrystaller, der fungerer som en "linse" til at forstærke det optiske signal. Faktisk, teamet brugte 'saltlinsen' til let at finde ud af de elektriske egenskaber og diametre for kulnanorør.

"Graden af ​​optisk signalforstærkning kan styres ved at ændre brydningsindekset i henhold til salttypen og saltkrystallernes form og størrelse, " siger Yun-Tae Kim fra School of Energy and Checmial Engineering på UNIST, undersøgelsens første forfatter.

Holdet gik et skridt videre ved at bruge en 'saltlinse' til at flytte spor af glukose og urinstofmolekyler gennem den ydre overflade af kulstofnanorørene og detektere dem. Saltlinsen dannet på den ydre overflade af kulstofnanorørene forstærker det optiske signal for at finde et molekyle, der indeholder et mol (M) med hundrede diametre.

"Nøglen til denne teknologi er evnen til at måle fysiske egenskaber i realtid uden at beskadige nanomaterialer ved normale temperaturer og tryk, " siger professor Lee. "Vores resultater kunne anvendes mere bredt til forskning i nanomaterialer og nanofænomener."