Eksotiske nanorør bevæger sig på mindre mystiske måder

Bornitrid nanorør er alt andet end kedeligt, ifølge forskere fra Rice University, der har fundet en måde at se, hvordan de bevæger sig i væsker.

Forskernes metode til at studere realtidsdynamikken for bornitrid-nanorør (BNNT'er) gav dem mulighed for at bekræfte, for første gang, at brunsk bevægelse af BNNT'er i løsning matcher forudsigelser, og at, ligesom carbon nanorør af sammenlignelige størrelser, de forbliver stive.

Disse egenskaber og andre - BNNT'er er næsten gennemsigtige for synligt lys, modstå oxidation, er stabile halvledere og er fremragende varmeledere - kan gøre dem nyttige som byggesten til kompositmaterialer eller i biomedicinske undersøgelser, blandt andre applikationer. Undersøgelsen vil hjælpe forskere med bedre at forstå partikeladfærd i form af flydende krystaller, geler og polymernetværk.

Risforskere Matteo Pasquali og Angel Martí og kandidatstuderende og hovedforfatter Ashleigh Smith McWilliams isolerede enkelt BNNT'er ved at kombinere dem med et fluorescerende rhodamin -overfladeaktivt stof.

Dette tillod forskerne at vise deres brune bevægelse - den tilfældige måde, hvorpå partikler bevæger sig i en væske, som støv i luften - er det samme som for carbon nanorør, og dermed vil de opføre sig på lignende måde i væskestrømme. Det betyder, at BNNT'er kan bruges i flydende fase-behandling til storproduktion af film, fibre og kompositter.

"BNNT'er er typisk usynlige i fluorescensmikroskopi, "Sagde Martí." Dog, når de er dækket af fluorescerende overfladeaktive stoffer, de kan let ses som små stænger i bevægelse. BNNT'er er en million gange tyndere end et hår. At forstå, hvordan disse nanostrukturer bevæger sig og diffunderer i løsning på et grundlæggende niveau, er af stor betydning for fremstilling af materialer med specifikke og ønskede egenskaber. "

De nye data stammer fra forsøg udført på Rice og rapporteret i Journal of Physical Chemistry B .

At forstå, hvordan forskydning hjælper nanorør med at justere, har allerede givet pote i Pasquali -laboratoriets udvikling af ledende carbon -nanorørfibre, film og belægninger, allerede gør bølger i materialer og medicinsk forskning.

"BNNT'er er de forsømte fætre til carbon nanorør, "Sagde Pasquali." De blev opdaget bare et par år senere, men tog meget længere tid at starte, fordi carbon nanorør havde taget det meste af rampelyset.

"Nu hvor BNNT -syntesen er avanceret, og vi forstår deres grundlæggende væskeadfærd, samfundet kunne bevæge sig meget hurtigere i retning af applikationer, "sagde han." F.eks. vi kunne lave fibre og belægninger, der er varmeledende, men elektrisk isolerende, hvilket er meget usædvanligt, da elektriske isolatorer har dårlig varmeledningsevne. "

I modsætning til kulnanorør, der udsender nær-infrarødt lys med lavere energi og er lettere at få øje på under mikroskopet, Rice -teamet skulle ændre de multivægede BNNT'er for at gøre dem både dispergerbare og synlige. Rhodaminmolekyler kombineret med lange alifatiske kæder tjente dette formål, vedhæftning til nanorørene for at holde dem adskilt og tillade dem at være placeret mellem glasskiver adskilt lige nok til at lade dem bevæge sig frit. Rhodamin -mærket lader forskerne spore enkelte nanorør i op til fem minutter.

"Vi havde brug for at kunne visualisere nanorøret i relativt lange perioder, så vi nøjagtigt kunne modellere dens bevægelse, "Smith McWilliams sagde." Da rhodamin -mærker koordineret til BNNT -overfladen var mindre tilbøjelige til at fotoblege (eller blive svage) end dem, der er gratis i opløsning, BNNT optrådte som et klart fluorescerende signal mod en mørk baggrund, som du kan se i videoen. Dette hjalp mig med at holde nanorøret i fokus under hele videoen og gjorde vores kode i stand til nøjagtigt at spore dets bevægelse over tid. "