(PhysOrg.com) -- National Institute of Standards and Technology (NIST) har utfärdat världens första referensmaterial för enkelväggiga kolnanorörsot. Avlägset relaterat till sotet i din eldstad eller i en ljus låga, nanorörsladdat sot är den primära industriella källan till enkelväggiga kolnanorör, kanske arketypen för alla material i nanoskala. Det nya NIST-materialet erbjuder företag och forskare en välbehövlig källa till enhetligt och välkarakteriserat kolnanorörssot för materialjämförelser, samt kemisk och toxicitetsanalys.

Med väggar av kol som bara är en atom tjocka och som ser ut som ett ark med kycklingnät ihoprullat till en cylinder, enkelväggiga kolnanorör är en av flera familjer av rena kolmaterial som, på grund av deras storlek i nanoskala, har speciella egenskaper. "Enväggs nanorör i kol, ” säger NIST kemiingenjör Jeffery Fagan, "har utsökt optisk, mekanisk, termiska och elektroniska egenskaper, och på grund av deras lilla bredd men långa längder – tänk på något som liknar ett långt hår men 10, 000 gånger tunnare—full utveckling av dessa material bör möjliggöra lättare, starkare material, samt förbättra många tekniker från sensorer till elektronik och batterier."

Tyvärr, nanorör är svåra att tillverka utan betydande föroreningar eller i stora mängder. Enkelväggiga nanorör, särskilt, har varit ökända för sin relativt låga kvalitet och sats-till-batch-variabilitet. De produceras vanligtvis i komplexa processer med små partiklar av metallkatalysatorer som främjar tillväxten av nanorören. Det resulterande materialet – ofta ett pulver som inte olikt det sot du skulle hitta i din eldstad – har ofta innehållit stora mängder föroreningar, som andra former av kol, och ibland betydande nivåer av katalysatorer.

"En av de frågor som detta referensmaterial tar upp är att det inte finns någon homogen del som folk kan köpa för att göra jämförande mätningar, ” säger Fagan. "Till och med batch-till-batch, råa kolnanorörspulverprover har varierat så mycket att det inte finns någon interlaboratorisk konsistens. Och det är särskilt ett problem för jämförelser som toxicitetsmätningar. Om du köpte kolnanorör, du var ganska säker på att ditt prov kunde vara så olik någon annans prover att antingen dina mätningar kunde vara specifika för något fel i ditt material, eller att andra kanske inte kan återskapa det du gjorde.”

För att ta itu med dessa problem, ett multidisciplinärt forskarlag vid NIST har arbetat för att utveckla den metrologi som är nödvändig för kvantitativa enväggsmätningar av kolnanorör genom en tre-bens metod:grundläggande mätning och separationsvetenskap, dokumentära protokoll och standarder genom internationella standardiseringsorganisationer, och nu certifierade referensmaterial.

Den nya NIST-produkten, Standardreferensmaterial (SRM) 2483, "Enväggs nanorör i kol (råsot), ” kommer direkt att ta upp frågan om jämförbarhet. Det är möjligen världens enskilt största utbud av homogena, kemiskt analyserad, kolnanorörsot där provernas enhetlighet från enhet till enhet säkerställs. Varje enhet av SRM 2483, en glasflaska som innehåller 250 milligram sot, är certifierad av NIST för massfraktionsvärdena för flera vanliga föroreningar:barium, cerium, klor, kobolt, dysprosium, europium, gadolinium, lantan, molybden och samarium. Referensvärden (värden som tros vara korrekta, men inte stiger till den nivå av förtroende som NIST certifierar) tillhandahålls för ytterligare sju element.

NIST tillhandahåller också ytterligare referensdata som är användbara för nanorörsanalys, inklusive termisk gravimetri och Raman-data, såväl som informationsvärden för ultraviolett-synligt-nära-infrarött absorbansspektra, nära-infraröda fluorescensspektra, Raman sprider spektra och svepelektronmikroskopibilder. Med dessa uppsättningar information, köpare av materialet bör kunna jämföra sina resultat mot NIST-värdena och mot de från leverantörer eller efter bearbetning, säkerställa en konsekvent jämförelsepunkt.

Enstaka enheter av SRM 2483, "Enväggs nanorör i kol (råsot), ” finns tillgängliga från NIST Standard Reference Materials Program på www.nist.gov/srm/ . Se www-s.nist.gov/srmors/view_detail.cfm?srm=2483 för detaljer.

Standardreferensmaterial är bland de mest spridda och använda produkterna från NIST. Byrån förbereder, analyserar och distribuerar mer än tusen olika material som används över hela världen för att kontrollera noggrannheten hos instrument och testprocedurer som används vid tillverkning, klinisk kemi, miljöövervakning, elektronik, kriminell kriminalteknik och dussintals andra områden.