Litografifri kulstof nanorør arrays:Den enkle måde at dyrke en hær af små superhelte

Carbon nanorør er en af ​​videnskabens bedst bevarede hemmeligheder.

Disse små, menneskeskabte materialer har ekstraordinære egenskaber – de er det mørkeste materiale, mennesker kan skabe, de absorberer lys så godt, at de kan producere termisk energi, og de er i stand til at efterligne naturen for at hjælpe kroppen med at bekæmpe bakterier.

Forskere i Australien og Kina har fundet en billigere og nemmere måde at organisere store grupper af kulstofnanorør, hvilket potentielt åbner op for mange nye muligheder for deres brug af flere forskere rundt om i verden.

Kulstofnanorør dyrkes normalt på overfladen af ​​et materiale ved hjælp af en kemisk proces, der involverer en kulstofkilde og metalkatalysatorer på nanoskala, såsom jern, nikkel og kobolt.

Et glødeudladningsplasma bruges til at dyrke nanorørene lodret og fritstående for at danne en nanoskopisk skov.

Foruddefinerede nanorørmønstre kræver en katalysatorskabelon. Ofte involverer oprettelsen af ​​sådanne skabeloner en dyr og kompliceret proces kaldet litografi.

Litografi er berettiget i meget sofistikerede industrier som mikroelektronik, men mere overkommelige alternativer er nødvendige for store, lavere teknologiske applikationer.

Nu har forskere demonstreret et alternativ til at samle og justere kraftfulde samlinger af kulstofnanorør uden behov for litografi.

Holdet er baseret på tværs af South China Normal University, ARC Center of Excellence in Exciton Science og Doherty Institute ved University of Melbourne. Deres forskning er blevet publiceret i tidsskriftet Nanotechnology.

Dr. Eser Akinoglu sagde:"Vi ønsker at bruge kulstofnanorørene til at belægge medicinske implantater og efterligne insektvingernes antibakterielle egenskaber, for at have en mekanisk struktur, der kan dræbe bakterier og forhåbentlig samtidig fremme væksten af ​​knoglecellerne ( osteoblaster).

"Den vigtigste idé er at efterligne strukturerne på insektvinger, der dræber bakterier gennem mekanisk handling, uden antibiotika involveret."

Forskerne stolede på en "afvædningsproces" til at organisere nikkelkatalysatorpartikler på en bestemt måde. Affugtning er, når væske, i dette tilfælde et smeltet metal, trækkes tilbage fra en overflade.

Metaløer dannes derefter, når varme påføres en tynd metalfilm på et lag af silica nanosfærer, som fungerer som en skabelon til at skabe et nøjagtigt arrangement af nikkeløer i nanoskala.

Diameteren af ​​silicapartiklerne bestemmer "pitch" af det sekskantede nanorørsarrangement, mens tykkelsen af ​​metalfilmen påvirker bredden af ​​nikkeløerne, hvilket igen bestemmer, hvor brede de eventuelle kulstofnanorør er.

Til sidst bestemmes længden af ​​nanorørene blot af, hvor længe de får lov til at vokse.

Ved at tage denne tilgang kan alle de geometriske parametre for nanorørene vælges uden behov for dyr litografi.

"Normalt ville du skulle bruge litografi til at lave en skabelon," sagde Eser.

"Dette kunne være med lys, røntgenstråler eller elektronstråler. Det, vi gør her, eliminerer behovet for alt det. Det er en meget nemmere måde at dyrke disse kulstofnanorør i periodiske, foruddefinerede mønstre. Det er første gang, at periodiske arrays af kulstof nanorør er blevet dyrket uden et litografisk trin."

De resulterende kulstofnanorør afviser vand og ligner lignende strukturer, der findes i naturen, hvilket betyder, at de kan hjælpe med at skabe biomimetiske enheder - værktøjer, der løser komplekse problemer ved at efterligne ting, der findes i den naturlige verden.

Blot et eksempel er "lotuseffekten", hvor en plantes evne til at rense sig selv bestemmes af nanostrukturerne i dens blade.

Forskerne vil nu forsøge at opdage, om kulstof-nanorør-arrays virkelig kan dræbe de bakterier, der truer medicinske implantater. + Udforsk yderligere

Molekylær jiggling har konsekvenser for carbon nanorørfibre