Los científicos utilizan surfactante para ayudar a hacer "inerte"

La dispersión de nanotubos de nitruro de boro ayuda a revelar propiedades exóticas de nuevos materiales 1D

Universidad Metropolitana de Tokio

Imagen: La deposición química de vapor de disulfuro de molibdeno sobre un nanotubo de nitruro de boro bien aislado crea una estructura de nanotubo coaxial.ver más

Crédito: Universidad Metropolitana de Tokio

Tokio, Japón – Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han utilizado un tensioactivo para dispersar nanotubos aislantes de nitruro de boro y recubrirlos sobre superficies sin agruparse. El equipo demostró que el tratamiento térmico podría eliminar el tensioactivo para revelar plantillas limpias a nanoescala; La deposición química de vapor podría formar nanotubos coaxiales en la plantilla utilizando una variedad de materiales. La capacidad de recubrir nanotubos sobre estructuras aislantes "inertes" brinda a los científicos un acceso sin precedentes a las propiedades de los nuevos materiales de nanotubos.

Los avances en nanotecnología han hecho que los nanotubos y las nanoláminas sean más fáciles de conseguir para los científicos de materiales. Pero estudiarlos de forma aislada no es nada fácil. Debido a que a menudo vienen agrupados o agregados, es complicado identificar las exóticas propiedades ópticas y electrónicas que se derivan de su reducida dimensionalidad.

Un trabajo reciente demostró que los materiales de nanotubos podrían cultivarse en la superficie de un nanotubo de carbono, proporcionando estructuras bien separadas que potencialmente podrían caracterizarse. Pero los nanotubos de carbono tienen propiedades conductoras y absorben fuertemente la luz, lo que dificulta distinguir las propiedades eléctricas y ópticas del material recubierto de las del nanotubo original.

Ahora, un equipo dirigido por el profesor asistente Yusuke Nakanishi, el profesor asistente Yohei Yomogida y el profesor asociado Yasumitsu Miyata de la Universidad Metropolitana de Tokio ha utilizado nanotubos aislantes de nitruro de boro (BN) como plantillas para el cultivo de nanotubos. No es una tarea fácil: los nanotubos de nitruro de boro son notoriamente pegajosos. Aunque se pueden dispersar con un surfactante que ayuda a mantener los tubos separados, no estaba claro si el surfactante podría eliminarse para revelar una plantilla limpia. Ahora, el equipo ha encontrado con éxito un surfactante que no se pega a los tubos; También perfeccionaron un tratamiento térmico al vacío que deja plantillas de nanotubos aislantes limpias y bien aisladas.

Mediante la deposición química de vapor, se podrían recubrir las plantillas con una variedad de materiales. El nuevo tubo se envuelve alrededor de los tubos BN originales, formando algo que parece un cable coaxial a nanoescala. Es importante destacar que, dado que el BN es un material aislante, las propiedades eléctricas de cualquier material recubierto se pueden estudiar con una profundidad sin precedentes. Esto incluye una propiedad conocida como quiralidad, la "flexibilidad" en la estructura de los átomos del nanotubo que da lugar a toda una gama de propiedades electrónicas exóticas.

En principio, el equipo cree que sus “nanotubos de ensayo” pueden usarse para modelar el crecimiento de una amplia gama de materiales diferentes. Ya han tenido éxito con el disulfuro de molibdeno y el carbono, y hay margen para muchos más. Si a esto le sumamos la inercia óptica y eléctrica de su plantilla BN, su nueva plataforma promete no sólo el descubrimiento de materiales, sino también el acceso ilimitado a sus exóticas propiedades fisicoquímicas.

Este trabajo fue apoyado por los números de subvención JSPS KAKENHI JP19H02543, JP19K15392, JP20H00220, JP20H02572, JP20H02573, JP20H02605, JP20KK0114, JP21H05232, JP21H05234, JP22H0028. 0, JP22H00283, JP22H01911, JP22K04886, JP22H04957, JP22H05468 y JP22H05469, números de concesión JST CREST JPMJCR17I5, JPMJCR20B1, y JPMJCR20B5, y el número de subvención del programa JST FOREST JPMJFR213X.

ACS Nano

10.1021/acsnano.2c06067

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