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May 30, 2023

Cientistas usam surfactante para ajudar a tornar “inerte

Dispersão de nanotubos de nitreto de boro ajuda a revelar espécies exóticas

Dispersão de nanotubos de nitreto de boro ajuda a revelar propriedades exóticas de novos materiais 1D

Universidade Metropolitana de Tóquio

imagem: A deposição de vapor químico de dissulfeto de molibdênio em um nanotubo de nitreto de boro bem isolado cria uma estrutura de nanotubo coaxial.Veja mais

Crédito: Universidade Metropolitana de Tóquio

Tóquio, Japão – Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio usaram um surfactante para dispersar nanotubos isolantes de nitreto de boro e revesti-los em superfícies sem agrupar. A equipe demonstrou que o tratamento térmico pode remover o surfactante para revelar modelos limpos em nanoescala; a deposição de vapor químico poderia então formar nanotubos coaxiais no modelo usando uma variedade de materiais. A capacidade de revestir nanotubos em estruturas isolantes "inertes" dá aos cientistas acesso sem precedentes às propriedades de novos materiais de nanotubos.

Avanços na nanotecnologia tornaram os nanotubos e nanofolhas mais fáceis de encontrar para os cientistas de materiais. Mas estudá-los isoladamente está longe de ser fácil. Como eles geralmente vêm agrupados ou agregados, é complicado direcionar as propriedades ópticas e eletrônicas exóticas que vêm de sua dimensionalidade reduzida.

Trabalhos recentes mostraram que materiais de nanotubos podem ser cultivados na superfície de um nanotubo de carbono, fornecendo estruturas bem separadas que podem ser potencialmente caracterizadas. Mas os nanotubos de carbono têm propriedades condutoras e absorvem fortemente a luz, tornando difícil diferenciar as propriedades elétricas e ópticas do material revestido das do nanotubo original.

Agora, uma equipe liderada pelo professor assistente Yusuke Nakanishi, pelo professor assistente Yohei Yomogida e pelo professor associado Yasumitsu Miyata, da Universidade Metropolitana de Tóquio, usou nanotubos isolantes de nitreto de boro (BN) como modelos para o cultivo de nanotubos. Esta não é uma tarefa fácil: os nanotubos de nitreto de boro são notoriamente pegajosos. Embora possam ser dispersos com um surfactante que ajuda a manter os tubos separados, não ficou claro se o surfactante pode ser removido para revelar um molde limpo. Agora, a equipe encontrou com sucesso um surfactante que não gruda nos tubos; eles também aprimoraram um tratamento térmico sob vácuo que deixa modelos de nanotubos isolantes limpos e bem isolados.

Usando a deposição química de vapor, uma variedade de materiais pode ser revestida nos moldes. O novo tubo envolve os tubos BN originais, formando algo que se parece com um cabo coaxial em nanoescala. É importante ressaltar que, como o BN é um material isolante, as propriedades elétricas de qualquer material revestido podem ser estudadas com profundidade sem precedentes. Isso inclui uma propriedade conhecida como quiralidade, a "manipulação" na estrutura dos átomos no nanotubo que dá origem a toda uma gama de propriedades eletrônicas exóticas.

Em princípio, a equipe acredita que seus "nano-tubos de ensaio" podem ser usados ​​para modelar o crescimento de toda uma gama de materiais diferentes. Eles já tiveram sucesso com dissulfeto de molibdênio e carbono, com espaço para muito mais. Adicione a isso a inércia óptica e elétrica de seu modelo BN, e sua nova plataforma promete não apenas a descoberta de materiais, mas também o acesso irrestrito às suas exóticas propriedades físico-químicas.

Este trabalho foi apoiado por JSPS KAKENHI Grant Numbers JP19H02543, JP19K15392, JP20H00220, JP20H02572, JP20H02573, JP20H02605, JP20KK0114, JP21H05232, JP21H05234, JP22H002 80, JP22H00283, JP22H01911, JP22K04886, JP22H04957, JP22H05468 e JP22H05469, JST CREST Grant Numbers JPMJCR17I5, JPMJCR20B1, e JPMJCR20B5, e o JST FOREST Program Grant Number JPMJFR213X.

ACS Nano

10.1021/acsnano.2c06067

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