Ученые доказали, что поверхностно-активные вещества позволяют разделять нанотрубки
 Визуализация проведенного вычислительного эксперимента: молекулы поверхностно-активного вещества адсорбированы на поверхности одностенной углеродной нанотрубки. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Одностенные углеродные нанотрубки можно представить как листы графена (одноатомного слоя углерода с гексагональным кристаллическим строением), свернутые в трубку диаметром около 1 нм. Относительная ориентация шестигранников, формирующих кристаллическую решетку стенки нанотрубки, и ее пространственной оси определяет такое свойство, как хиральность. В общем случае хиральностью объекта в физике называется отсутствие симметрии относительно зеркального отображения объекта. В случае с нанотрубками хиральность определяет электронные свойства, т.е., в конечном счете, позволяет отнести нанотрубку по своим свойствам к металлам или полупроводникам.
На сегодняшний день разработано множество способов получения нанотрубок. Но большинство из них позволяет выращивать нанотрубки «случайным» образом, т.е. не позволяет контролировать их хиральность на стадии производства. Благодаря высокой площади поверхности и свойствам транспорта электрического заряда одностенные углеродные нанотрубки идеальны для множества практических применений, таких как создание сверх-чувствительных миниатюрных датчиков или транзисторов. Однако, чтобы использовать нанотрубки в какой-либо из сфер, необходимо из смеси нанотрубок различной хиральности (получаемой на производстве) выделить множество наноструктур с одинаковыми электронными свойствами. На практике этого достаточно сложно добиться. Но группа ученых из University of Oklahoma (США) предложила свою идею методики выделения нужных нанообъектов.
По мнению ученых, решить задачу помогут поверхностно-активные вещества, позволяющие отделить от общей массы нанотрубки определенного диаметра и хиральности. Научная группа доказала этот факт, используя молекулярное динамическое моделирование процесса. В их вычислительном эксперименте молекулы поверхностно-активного вещества адсорбировались на поверхности нанотрубок (в водном растворе), способствуя взаимному притяжению или отталкиванию наноструктур, в зависимости от их свойств. Ученые предполагают, что увеличение отталкивания между отдельными структурами приводит к более стабильной дисперсии нанотрубок с одинаковой хиральностью. На основе этого факта исследователи собираются проектировать молекулы поверхностно-активного вещества, позволяющие получить дисперсию только одного интересующего их типа нанотрубок.
Технику еще нельзя назвать готовой. Однако исследователи уже определились с основной стратегией: их цель теперь состоит в разработке небольших по размеру молекул поверхностно-активного вещества, которые формируют агрегаты с нанотрубками со строго определенной морфологией. На данный момент ученые занимаются исследованием поведения нескольких известных поверхностно-активных веществ, чтобы определить, какие из них эффективны для стабилизации дисперсии нанотрубок.
Более подробные результаты исследований можно найти на страницах журнала ACS Nano.
Также по теме:
- Нанотрубки в качестве химических датчиков
- Углеродные нанотрубки упрощают производство лазеров сверхкоротких импульсов
Источники: