Gli scienziati usano il tensioattivo per contribuire a rendere “inerte”.

La dispersione dei nanotubi di nitruro di boro aiuta a rivelare proprietà esotiche di nuovi materiali 1D

Università Metropolitana di Tokio

immagine: La deposizione chimica del vapore di disolfuro di molibdeno su un nanotubo di nitruro di boro ben isolato crea una struttura di nanotubi coassiali.vedere di più

Credito: Università metropolitana di Tokyo

Tokyo, Giappone – I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno utilizzato un tensioattivo per disperdere i nanotubi isolanti di nitruro di boro e rivestirli sulle superfici senza raggrupparli. Il team ha dimostrato che il trattamento termico potrebbe rimuovere il tensioattivo per rivelare modelli puliti su scala nanometrica; la deposizione di vapori chimici potrebbe quindi formare nanotubi coassiali sul modello utilizzando una gamma di materiali. La capacità di rivestire i nanotubi su strutture isolanti "inerti" offre agli scienziati un accesso senza precedenti alle proprietà dei nuovi materiali a base di nanotubi.

Le scoperte nel campo delle nanotecnologie hanno reso i nanotubi e i nanofogli più facili da reperire per gli scienziati dei materiali. Ma studiarli isolatamente è tutt’altro che facile. Poiché spesso vengono raggruppati o aggregati, è difficile individuare le proprietà ottiche ed elettroniche esotiche che derivano dalla loro dimensionalità ridotta.

Un lavoro recente ha dimostrato che i materiali dei nanotubi potrebbero essere coltivati ​​sulla superficie di un nanotubo di carbonio, fornendo strutture ben separate che potrebbero essere potenzialmente caratterizzate. Ma i nanotubi di carbonio hanno proprietà conduttrici e assorbono fortemente la luce, rendendo difficile distinguere le proprietà elettriche e ottiche del materiale rivestito da quelle del nanotubo originale.

Ora, un team guidato dal professore assistente Yusuke Nakanishi, dal professore assistente Yohei Yomogida e dal professore associato Yasumitsu Miyata della Tokyo Metropolitan University ha utilizzato nanotubi isolanti di nitruro di boro (BN) come modelli per la crescita dei nanotubi. Questo non è un compito da poco: i nanotubi di nitruro di boro sono notoriamente appiccicosi. Sebbene possano essere dispersi con un tensioattivo che aiuta a tenere separati i tubi, non era chiaro se il tensioattivo potesse essere rimosso per rivelare un modello pulito. Ora il team è riuscito a trovare un tensioattivo che non si attacca ai tubi; hanno inoltre perfezionato un trattamento termico sotto vuoto che lascia modelli di nanotubi isolanti puliti e ben isolati.

Utilizzando la deposizione chimica da vapore, è possibile rivestire una gamma di materiali sui modelli. Il nuovo tubo si avvolge attorno ai tubi BN originali, formando qualcosa che assomiglia a un cavo coassiale su scala nanometrica. È importante sottolineare che, poiché il BN è un materiale isolante, le proprietà elettriche di qualsiasi materiale rivestito possono essere studiate con una profondità senza precedenti. Ciò include una proprietà nota come chiralità, la "mano" nella struttura degli atomi nel nanotubo che dà origine a tutta una serie di proprietà elettroniche esotiche.

In linea di principio, il team ritiene che le loro "nano-provette" possano essere utilizzate per modellare la crescita di un'intera gamma di materiali diversi. Hanno già avuto successo con il disolfuro di molibdeno e il carbonio, ma c’è spazio per molti altri. Se a ciò si aggiunge l’inerzia ottica ed elettrica del loro modello BN, la loro nuova piattaforma promette non solo la scoperta dei materiali, ma anche l’accesso illimitato alle loro esotiche proprietà fisico-chimiche.

Questo lavoro è stato supportato dai numeri di sovvenzione JSPS KAKENHI JP19H02543, JP19K15392, JP20H00220, JP20H02572, JP20H02573, JP20H02605, JP20KK0114, JP21H05232, JP21H05234, JP22H0028 0, JP22H00283, JP22H01911, JP22K04886, JP22H04957, JP22H05468 e JP22H05469, numeri di sovvenzione JST CREST JPMJCR17I5, JPMJCR20B1, e JPMJCR20B5 e il numero di sovvenzione del programma JST FOREST JPMJFR213X.

ACS Nano

10.1021/acsnano.2c06067

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