(Phys.org) - En gammal, lite passé, trick som används för att rena proteinprover baserat på deras affinitet för vatten har hittat nya fläktar vid National Institute of Standards and Technology, där materialforskare använder det för att dela upp lösningar av kolnanorör, separera metalliska nanorör från halvledare. De säger att det är en snabb, enkelt och billigt sätt att producera prover med hög renhet av kolnanorör för användning i nanoskalaelektronik och många andra applikationer.

Kolnanorör bildas av upprullade ark av kolatomer anordnade i ett sexkantigt mönster som liknar kycklingtråd. En av de fantastiska egenskaperna hos nanorör är att, beroende på hur arket rullar ihop, en egenskap som kallas kiralitet, det resulterande röret kan bete sig antingen som en halvledare, med olika egenskaper, eller som en metall, med elektrisk ledning upp till 10 gånger bättre än koppar. En stor fråga för att skapa kommersiellt livskraftig elektronik baserad på nanorör är att effektivt kunna sortera ut den typ du vill ha.

Tänker på hur man gör detta, säger NIST -forskaren Constantine Khripin, tog upp ämnet biokemister och så kallad "tvåfas vätskeextraktion". "Biologer använde detta för att separera proteiner, även virus, säger Khripin, "Det är en gammal teknik, det var populärt på 70 -talet, men sedan ersatte HPLC [högpresterande vätskekromatografi] många av dessa tekniker. "Människor använder HPLC för att också dela kolnanorör, han säger, men det är mindre framgångsrikt. HPLC delar saker genom att utnyttja skillnader i rörligheten hos de önskade molekylerna när de färdas i små kolumner fyllda med små sfärer, men kolnanorör tenderar att fastna vid sfärerna, minska avkastningen och så småningom täppa till utrustningen.

Begreppet flytande extraktion är relativt enkelt. Du gör en blandning i vatten av två polymerer som du har valt att vara något annorlunda i sin "hydrofobicitet, "eller tendens att blanda med vatten. Lägg i ditt prov av saker som ska separeras, rör kraftigt och vänta. Polymerlösningarna kommer gradvis att separeras i två olika portioner eller "faser, "den lättare ovanpå. Och de kommer att ta med sig de molekyler i ditt prov som har en liknande grad av hydrofobicitet.

Det visar sig att detta fungerar ganska bra med nanorör på grund av skillnader i deras elektroniska struktur - halvledaren bildar, till exempel, är mer hydrofoba än metallformerna. Det är inte perfekt, självklart, men några sekventiella separationer slutar med ett prov där de oönskade formerna är väsentligen odetekterbara.

Var ärlig. Det är inte så lätt. "Nej, "instämmer, Khripin, "Folk försökte det här tidigare och det fungerade inte. Genombrottet var att inse att du behöver en mycket subtil skillnad mellan de två faserna. Skillnaden i hydrofobitet mellan nanorör är liten, mycket liten, liten. "Men du kan konstruera det med noggrann tillsats av salter och ytaktiva ämnen.

"Denna teknik använder några injektionsflaskor och en bänkcentrifug värd ett par hundra dollar, och det tar under en minut, "observerar teammedlem Jeffrey Fagan." De andra teknikerna människor använder kräver en HPLC i storleksordningen $ 50, 000 och avkastningen är relativt låg, eller en ultracentrifug som tar 12 till 20 timmar att separera de olika metaller från halvledare, och det är knepigt och krångligt. "

"Nanorörsmätningsprojektet vid NIST har funnits i ett ganska antal år, "säger senior teammedlem Ming Zheng." Det har varit ett konstant intresse för oss att utveckla nya sätt att separera nanorör, billigare sätt, som industrin kan använda i utvecklingen av nanoelektronik och andra applikationer. Vi tror verkligen att vi har en metod här som passar alla kriterier som folk letar efter. Det är lätt, det är skalbart, det är hög upplösning - alla bra attribut sammanställda. "