Наука и технологии России

Вход Регистрация
22.12.10 | Информнаука: Нанотехнологии Азат Хадиев

Как найти нанотрубку в стоге сена

При синтезе наноструктур получается смесь продуктов реакции с разными характеристиками. Перед тем, как создавать на основе наночастиц новые сенсоры, системы доставки лекарств и другие полезные вещи, частицы необходимо рассортировать. Учёные из США предложили выделять из смеси нанотрубки с нужной структурой с помощью поверхностно-активных веществ.

Однослойная углеродная нанотрубка – это свернутый в трубочку слой углеродных атомов (графитовая плоскость) диаметром примерно 1 нм. Атомы в этом слое организованы в гексагональную решетку. В зависимости от того, под каким углом происходит сворачивание графитовой плоскости, рисунок углеродных шестиугольников будет смещаться относительно оси нанотрубки.

Гексагональная решетка графита может быть по-разному ориентирована относительно оси нанотрубки (эту характеристику называют хиральностью). В зависимости от этого будут изменяться электрические свойства материала. Нанотрубки могут быть полупроводниками или обладать выской, как у металлов, электропроводностью.

Очевидно, что обе разновидности трубок могут найти применение в различных приборах, например в транзисторах и сенсорах. Но эффективную электронику на основе нанотрубок можно создавать только в том случае, если удалось выделить достаточное количество трубок с одинаковой хиральностью.

Исследователи Университета Оклахомы в США предположили, что некоторые поверхностно-активные вещества (ПАВ) могут избирательно связываться с нанотрубками нужного диаметра и структуры и использоваться для их выделения из общей массы. Они изучили характеристики существующих ПАВ, а в настоящий момент работают над синтезом новых веществ для эффективного разделения нанотрубок. Статья об их исследовании была опубликована в ACS Nano.

В водном растворе, содержащем нанотрубки, происходит адсорбирование ПАВ на поверхность трубок. Используя молекулярное моделирование, Альберто Стриоло (Alberto Striolo) и его коллеги установили связь между структурой ПАВ и силой отталкивания и притяжения между трубками в присутствии этого вещества. Когда ПАВ оседает на поверхности нанотрубки, он образует вокруг неё капсулу, и трубка отделяется от остальных. Ученые пришли к выводу, что ПАВ связывается преимущественно с трубками определенной структуры, а значит, и в раствор переходят трубки с одинаковой хиральностью.

Основываясь на теоретическом моделировании, Стриоло и его коллеги начали проектирование молекул, которые способны отделять интересующие их нанотрубки. «Хотя технология еще не готова, направление нашей работы уже четко определено. Мы будем моделировать молекулы ПАВ, которые образуют на поверхности нанотрубок системы с определенной морфологией в соответствии с хиральностью и диаметром трубки», – цитирует слова Стриоло сайт nanotchweb.org.

Учёные также создают базу данных, описывающую поведение известных ПАВ. Они отмечают, что некоторые ПАВ вообще непригодны для разделения нанотрубок, но удалось выделить и ряд веществ, подходящих для этой задачи. Например, с трубками определенного диаметра и структуры эффективно связывается флавинмононуклеотид – модификация витамина B2.

РЕЙТИНГ

5.00
голосов: 2

Обсуждение