(Phys.org) —Kolbaserade nanomaterial har unika egenskaper som gör dem användbara för många tekniska applikationer, inklusive lätt konstruktion, elektronik, energiproduktion, miljöteknik, och medicin. I journalen Angewandte Chemie , ett internationellt team av forskare har nu introducerat en ny process för tillverkning av särskilt fina kolnanotrådar från kol i diamantkonfigurationen. I denna process, molekyler med en diamantliknande struktur är sammanlänkade inuti ett kolnanorör.
Kol förekommer i flera konfigurationer. Grafit och diamant har länge varit kända. Medan grafit består av tvådimensionell, bikakeliknande ark av kol, diamanter är tredimensionella, burliknande strukturer som består av ringar med sex kol. En mängd nya nanokonfigurationer har också upptäckts:fullerener, kolnanorör, grafen (grafitmonoskikt), nanodiamanter, och diamanter. Diamondoider är faktiskt cykloalkanmolekyler med ett kolskelett konfigurerat i "burar", som diamant. De kan ses som miniatyrdiamanter med väteatomer bundna till deras yttre ytor.
Nanotrådar behövs för många nanoskala -applikationer. Olika typer av nanotråd har tillverkats, inklusive några med diametrar från cirka 50 till 100 nm, tillverkad av kol i diamantkonfigurationen. Ett team av forskare från Japan, Kina, Tyskland, och USA ville minska nanotrådarnas dimensioner längre in i sub-nanometerområdet. Sådana små trådar kan vara användbara i spetsarna för att skanna tunnelmikroskop, som är enheter som kan användas för att skanna topologin på en yta för att producera extremt högupplösta bilder.
Forskare som leds av Hisanori Shinohara vid Nagoya University (Japan) kom på idén att smälta diamantoider till längre, superfina trådar. För att få detta att fungera var de tvungna att ta till ett knep:kol nanorör "formar". För deras utgångsmaterial, forskarna valde diadamantan, en diamantformad gjord av två diamantliknande burar. De fäster en kolsyragrupp i varje ände av dessa molekyler. Molekylerna överförs till gasfasen för det syntetiska förfarandet. De sugs in i de små kolnanorören genom kapillärverkan. De bästa nanorörformarna befanns vara de med en innerdiameter på cirka 1,3 nm. Inom nanorören, diamanterna står i linje med en pärlsträng. Uppvärmning av dessa till cirka 600 ° C under en väteatomsfär orsakar en polymerisations-/fusionsreaktion där de enskilda diamantoidmolekylerna kopplas upp genom sina kolsyragrupper för att bilda en lång "tråd" med en diameter av cirka 0,78 nm. Den burliknande strukturen bibehålls.
Genom att använda teoretiska beräkningar och olika analytiska tekniker, forskarna kunde visa att kolet i trådarna verkligen har en diamantliknande struktur.
För närvarande, forskarna utarbetar en teknik för extraktion av ultraljud för att frigöra nanotrådarna från de omgivande kolnanorören.
