Hiilinanoputkikalvot: line 'em up | npg aasia-materiaalit

Hiilinanoputkikalvot: line 'em up | npg aasia-materiaalit

Anonim

Suoritettujen hiilinanoputkien ohuet kalvot voidaan muodostaa käyttämällä nestemäistä kiteistä pinta-aktiivista polymeeriä.

Hiilinanoputkien elektroniset, mekaaniset ja optiset ominaisuudet tekevät niistä erittäin houkuttelevia käytettäväksi monissa teknologisissa sovelluksissa. Niiden ominaisuuksien tehokkaimmaksi hyödyntämiseksi on kuitenkin välttämätöntä kohdistaa nanoputket tasaisesti - prosessi, jonka vaikeuttaa se, että hiilinanoputkien liukoisuus on alhainen, ja siksi ne ovat haluttomia jakautumaan hyvin liuokseen. Kunihiko Okano, Ikuyo Noguchi ja Takashi Yamashita Tokion tiedeyliopistosta 1 ovat nyt kehittäneet valmistusmenetelmän, joka ratkaisee molemmat ongelmat.

Yksi lähestymistapa hiilinanoputkien liukoisuuden parantamiseen on kiinnittää ne liukenemisryhmiin. Koska kovalenttinen modifikaatio johtaa rakenteellisiin muutoksiin, jotka voivat olla haitallisia niiden fysikaalisille ominaisuuksille, useimmat nykyiset lähestymistavat kuitenkin tukeutuvat niin sanottuun 'supramolekulaariseen funktionalisointiin' - liukoisten ryhmien sitoutumiseen nanoputkiin yhdistelmällä monia heikkoja molekyylien välisiä voimia.

Yamashita ja hänen kollegansa omaksuivat supramolekyylin lähestymistavan, mutta vääntämättä. "Ajattelimme, että meidän pitäisi pystyä käyttämään pinta-aktiivista vaikutusta nanoputkien levittämiseen", Yamashita selittää. "Lisäämällä polymeeri, jossa on sekä aromaattisia että polaarisia ioniryhmiä, nanoputket voitiin liuottaa veteen." Polymeerirunko sisältää useita aromaattisia ryhmiä, joita houkuttelee hiilinanoputkien aromaattinen kehys, sekä useita sulfonihapporyhmiä, jotka auttavat liuottamaan nanoputki-polymeerikonjugaatin veteen.

Nanoputkien kohdistamiseksi tutkijat valitsivat polymeerin, jolla oli nestekideominaisuuksia. Nestemäisessä kiteisessä tilassa molekyylit voisivat liikkua kuin nesteessä, mutta rajoitetulla liikealueella, aiheuttaen molekyylien kohdistumisen toisiinsa. Laimennetussa vedessä olevassa liuoksessa nanoputkipolymeerikonjugaatit taipuivat itsensä kohdistuvaan (kuva 1), ja kun liuos kaadettiin pintaan ja vesi haihdutettiin, nanoputkien kohdistus lukittiin paikoilleen.

Image

Kuva 1: Poikkipollarisaatiomikroskopiakuvat, jotka osoittavat nanoputkien suuntauksen tasaisuuden nestekiteissä. (Vasen) Puhdas nestekide. (Keskusta, oikea) Nestekide, jossa on 1, 0 ja 10 mg / ml hiilinanoputkia. Tasaisempi ulkonäkö osoittaa molekyylin suuntauksen suuremman yhtenäisyyden. 1. Jäljentänyt luvalla. © 2010 ACS

"Työmme sallii hiilinanoputkien käytännön sovelluksia, kuten esimerkiksi tulostettavan tai joustavan elektroniikan tuotannossa", Yamashita sanoo. "Nestekideominaisuudet tarjoavat myös mahdollisuuden valmistaa laitteita, jotka voidaan kytkeä lämmityksen tai valonsäteilyn alaisiksi, ja aiomme tutkia tätä tulevassa tutkimuksessamme."

Tekijät

Alkuperäisen artikkelin kirjoittaja on hyväksynyt tämän tutkimuksen kohokohdan, ja kyseinen kirjoittaja on toimittanut kaikki siihen sisältyvät kokeelliset tiedot.