Diamanten zijn de hardste bekende stof. Koolstof nanobuisjes zijn de sterkste. Wetenschappers van het US Department of Energy's Argonne National Laboratory geprobeerd om het beste van twee werelden te combineren door het creëren van een samengestelde nanostructuur. Ze wilden tot kleine carbon buizen groeien met kleine diamanten. Maar de resultaten waren niet zoals verwacht. In plaats daarvan, het experiment veranderde de oppervlakte van de nanobuisjes, het creëren van vleugel-achtige extensies. Hoewel het resultaat was niet wat de onderzoekers waren op zoek naar, kan deze aangepaste oppervlakken duwen nanobuisjes verder in de wereld van de praktische en toegepaste materialen en systemen. Het geeft ook inzicht in hoe je een opkomende klasse van materiaal genaamd "nanocarbons", die bestaan uit verschillende allotropen synthetiseren - dezelfde elementen met verschillende moleculaire structuren - van koolstof gecombineerd op nanoschaal om nieuwe materialen met unieke eigenschappen opleveren. "We probeerden een composiet te krijgen, maar de nanobuisjes werden steeds aangepast, 'Argonne-onderzoeker Susan Trasobares gezegd. "Wie zou hebben geraden?" De koolstofatomen die deel uitmaken van nanobuisjes en fullerenen zijn gebonden, zoals grafiet in bladen die lijken Wanneer de platen opgerold in een bal maken ze fullerenen 'kippengaas. "- De voetbal-bal-vormige carbon moleculen, verschillend van zowel grafiet en diamant. Indien de platen gerold in een naadloze cilinder, creëren ze koolstof nanobuisjes. De unieke eigenschappen van deze nanobuisjes, met inbegrip van hun sterkte, elektrische eigenschappen en het uitvoeren van mogelijkheden, maakt ze nuttig in elektronische en mechanische toepassingen. En ze zijn klein - slechts een tienduizendste van de breedte van een mensenhaar. Koolstof nanobuisjes zijn gebruikt voor structurele versterking en in de lithium-ion batterijen en televisie scherm, maar Argonne wetenschapper John Carlisle zeiden dat ze zich nog in de prototype fase. Onderzoekers zijn op zoek naar manieren om de nanotubes 'eigenschappen te veranderen. Carlisle zei dat door de groeiende diamanten en nanobuisjes samen, hij en Trasobares kan een samengestelde structuur die beter is dan de som van de onderdelen te komen. Dus, ze stond de nanobuisjes op de uiteinden, zoals vorken omhoog steekt, en gaven hen dan onder de plasma reactor. Omdat de plasma werd meestal gebruikt om ultrananocrystaline diamanten, een soort van diamant film te groeien met nanometer granen, dachten ze dat diamanten zouden groeien op de uiteinden van de buizen. "Nou, het werkte niet, 'zei Carlisle. "Het was een hopeloze mislukking. Dit is wetenschap op zijn best. " De plasma aten weg de uiteinden van de nanobuisjes. De koolstof reageerde met de plasma en verdampt. Echter, in een van de monsters, waren enkele van de nanobuisjes klopte in een horizontale positie - net als de graancirkels in de nanobuis monster. Na onderzoek van de monsters met behulp van de Electron Microscopy Center, ontdekten de onderzoekers dat dezelfde etsproces dat de verticale nanobuisjes vernietigd was gewoon het rippen open de vlakke wanden van de horizontale nanobuisjes. Dan koolstofmoleculen gebonden aan vleugels te creëren. Carlisle zei dat hij beschouwd als de naamgeving van de wijzigingen "stekelige nanobuisjes" of "vliegende nanobuisjes", maar Trasobares suggereerde "grafitische vleugels" om deze unieke structuren te beschrijven, en Carlisle overeengekomen. "Het goede deel als je onderzoek te doen, is dat vele malen je iets wat je niet had verwacht te vinden", Trasobares gezegd. "Je moet om te vragen: Wat is er aan de hand? Wat krijgen we? Waarom krijgen we het? Wat betekent het? ' Voor de wetenschap, betekent dit dat er een nieuw proces aan de goede reactief oppervlak van de nanotubes te wijzigen, het vergroten van de oppervlakte en het aantal reactieve punten. Belangrijker was dat het onderzoek breekt grond voor nieuwe nanomaterialen en nieuwe nanocomposieten met nieuwe eigenschappen. En onderzoekers kunnen speculeren over mogelijke toepassingen. Naarmate het aantal reactieve zones toeneemt, het aantal van moleculaire groepen die kunnen hechten aan de nanobuisjes toeneemt. Functionalisering verbetert. De toename van de oppervlakte kan ook veranderen elektron emissie-eigenschappen, die belangrijk zijn voor platte beeldschermen. Meer emissie plaatsen: een grotere stroom, die een helderder display betekent. Vleugels kan ook helpen bij het verankeren van de nanobuis op polymeren. De twee geven zelden een goede verbinding. Met dit voorschot, worden de deuren geopend voor chemische sensoren, sonde tips, brandstofcellen, deeltje X-stralen, stoffen, nanodraden en kunstmatige spieren. Terwijl het onderzoek doorgaat, kunnen meer toepassingen worden ontwikkeld. Maar Carlisle zei dat dit niet 's nachts gebeuren. Er zijn nog een groot aantal tests te doen en veel problemen op te lossen. "Als wetenschappers, dromen we over wat dingen misschien mogelijk, 'zei Carlisle. "Als je kijkt naar het proces van hoe echte technologie zich ontwikkelt, begin je te beseffen hoe hard het is." |