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2018
02-09

化学家创造,种植纳米管种子


水稻大学化学家今天透露第一种方法切割碳纳米管成“种子”,并使用这些种子发芽新纳米管。这些发现提供了希望,种子的生长可能有一天会产生数十种材料应用所需的大量纯纳米管。

这项研究可以在网上找到,并将在即将出版的“美国化学学会期刊”上发表。

像葡萄酒商希望从少量葡萄藤插条中种植新葡萄园,赖斯的化学家们希望他们新的碳纳米管种子生长方法将使他们能够复制出最好的样品。 “碳纳米管的碳纳米技术实验室(CNL)主任詹姆斯·图尔(James Tour)说:”碳纳米管有许多直径和类型,我们的目标是只取一种类型的纯样品并大量复制。 “我们已经证明,这个概念是可行的。”

该研究的主要作者CNL创始人和纳米管先驱理查德·斯马利(Richard Smalley)在经历了与白血病的长期战斗之后于2005年10月去世。巡回赛表示,Smalley在他生命的最后两年投入了大量的时间和精力进行种子生长纳米管放大研究。 “Rick打算利用纳米技术来解决世界能源问题,他知道我们需要找到一种方法来制造大量的特定类型的纯纳米管,以重新连接电网并使电能广泛使用为未来的需要,“游说。 “里克有办法让事情发生,在2004年的六个月里,有四个赖斯实验室里不下50名研究人员投入了这个问题。这是前所未有的,并且付之东流。“

15年前首次发现,单壁碳纳米管(SWNTs)是具有许多独特性质的纯碳分子。纳米管的直径比病毒小,比钢强约100倍,重量约为六分之一,是世界上最好的电导体和半导体之一。在过去的10年中,他一直致力于研究单壁奈米碳管,开创了大规模生产这些技术的第一种方法,以及许多科学家用来研究它们的技术。

有几十种类型的单壁碳纳米管,每一种都具有独特的原子排列。这些变化,尽管很轻微,可能会导致截然不同的性质:一些纳米管像金属,其他半导体。虽然材料科学家们急于从细菌大小的电脑芯片到地球静止空间电梯等各种应用,但大多数应用都需要纯化合物。由于所有的纳米管生产方法,包括20世纪90年代发明的工业规模系统Smalley,都创造了80多种不同的类型,大量纯管的挑战--Smalley称之为“SWNT放大” - 是纳米科学的主要未达成目标。 “

”Rick设想了一个革命性的系统,如PCR(聚合酶链式反应),其中非常小的样本可以成倍增加,“Tour说。 “我们还没有。我们的演示涉及单个纳米管,我们的产量仍然非常低,但放大的生长途径被证明。“

纳米管种子长约200纳米,宽度为1纳米,长度与直径尺寸大致相当于16纳米。脚花园的房子。切割后,种子进行了一系列化学修饰。在两端附着铁位,并加入聚合物包装物,使种子粘附在光滑的氧化硅片上。在烧掉聚合物和杂质后,将种子放在装有乙烯气体的压力控制炉内。以铁作为催化剂,种子从两端自发生长,增长到其最初长度的30倍以上 - 想象一下在几分钟内,长达500英尺的16英尺的水管。 Chao,化学教授,机械工程与材料科学教授,计算机科学教授,CNL的团队尚未证明增加的增长具有相同的原子结构 - 被称为手性 - 种子。但他说增加的增长与原始种子的直径相同,这表明该方法是成功的。

来自赖斯大学