Film di nanotubi di carbonio: line-em up | materiali npg asia

Film di nanotubi di carbonio: line-em up | materiali npg asia

Anonim

Film sottili di nanotubi di carbonio allineati possono essere formati utilizzando un polimero tensioattivo cristallino liquido.

Le proprietà elettroniche, meccaniche e ottiche dei nanotubi di carbonio li rendono estremamente attraenti per l'uso in una varietà di applicazioni tecnologiche. Per sfruttare al meglio le loro proprietà, tuttavia, è necessario allineare i nanotubi in modo uniforme - un processo reso difficile dal fatto che i nanotubi di carbonio hanno una bassa solubilità e quindi sono riluttanti a disperdersi bene in soluzione. Kunihiko Okano, Ikuyo Noguchi e Takashi Yamashita della Tokyo University of Science 1 hanno ora sviluppato un metodo di preparazione che risolve entrambi i problemi.

Un approccio per migliorare la solubilità dei nanotubi di carbonio consiste nell'applicarli con gruppi solubilizzanti. Poiché la modifica covalente provoca cambiamenti strutturali che possono essere dannosi per le loro proprietà fisiche, tuttavia, la maggior parte degli approcci esistenti si basano su quella che è nota come "funzionalizzazione supramolecolare" - il legame di gruppi solubilizzanti ai nanotubi mediante una combinazione di molte forze intermolecolari deboli.

Yamashita e i suoi colleghi hanno adottato un approccio supramolecolare, ma con una svolta. "Abbiamo pensato che dovremmo essere in grado di utilizzare un effetto tensioattivo per disperdere i nanotubi", spiega Yamashita. "Aggiungendo un polimero con entrambi i gruppi ionici aromatici e polari, i nanotubi potrebbero essere dissolti nell'acqua". La spina dorsale polimerica contiene più gruppi aromatici, che sono attratti dalla struttura aromatica dei nanotubi di carbonio, nonché gruppi multipli di acido solfonico, che aiutano a solubilizzare il coniugato nanotubo-polimero in acqua.

Per allineare i nanotubi, i ricercatori hanno scelto un polimero con proprietà cristalline liquide. Nello stato cristallino liquido, le molecole potrebbero muoversi come in un liquido, ma con un raggio di movimento limitato, facendo in modo che le molecole si allineino l'una con l'altra. In una soluzione diluita in acqua, i coniugati nanotubo-polimero tendevano ad autoallinearsi (Fig. 1), e quando la soluzione veniva gettata su una superficie e l'acqua evaporava, l'allineamento dei nanotubi veniva bloccato in posizione.

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Fig. 1: Immagini al microscopio a polarizzazione incrociata che mostrano l'uniformità dell'allineamento dei nanotubi nei cristalli liquidi. (Sinistra) Cristalli liquidi puri. (Centro, destra) Cristalli liquidi con 1, 0 e 10 mg / mL di nanotubi di carbonio. Un aspetto più uniforme indica una maggiore uniformità di allineamento molecolare. 1. Riprodotto con permesso. © 2010 ACS

"Il nostro lavoro consentirà ulteriori applicazioni pratiche di nanotubi di carbonio, ad esempio nella produzione di elettronica stampabile o flessibile", afferma Yamashita. "Le proprietà dei cristalli liquidi offrono anche l'opportunità di preparare dispositivi che possono essere commutati sotto il riscaldamento o l'irradiazione della luce, e abbiamo in programma di esaminare questo nella nostra ricerca futura."

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Questo momento saliente della ricerca è stato approvato dall'autore dell'articolo originale e tutti i dati empirici contenuti all'interno sono stati forniti da detto autore.