Undangömt i en liten forskningspark nära NASAs Langley Research Center, utsidan av den moderna byggnaden ser ungefär ut som vilket nytt kontor som helst. Men precis på andra sidan glas- och betongväggarna, det finns en forskningsanläggning för nanoteknik som surrar av vetenskaplig och teknisk utveckling som lovar att förbättra vår värld – och bättre rusta oss för att besöka andra världar.

NIA Research and Innovation Laboratories i Hampton är där National Institute of Aerospace Research Fellow Dr. Cheol Park, NASA:s Dr. Catharine Fay och ett team av nanoteknikexperter från båda välkända organisationer arbetar tillsammans för att skapa och förbättra en banbrytande förmåga att syntetisera högkvalitativa prover av bornitridnanorör, även känd som BNNT.

Teoretiserades först 1994 av forskare vid UC Berkley, BNNT representerar en ny klass av material. Superstarka textilliknande nanorör med utseende av bomull, materialet har en molekylär ryggrad som är 100 gånger starkare än stål. Bornitrid nanorör är lika starka som de mer kända kolnanorören, men mycket mer värmebeständig - upp till 800°C eller 1472°F i luft. Materialet har också en inneboende piezoelektrisk funktion - vilket betyder att det skapar elektricitet som ett resultat av sträckning eller vridning. Detta och andra egenskaper hos det multifunktionella nanoröret gör tekniken till en främsta kandidat för applikationer som sträcker sig från värmesköldar för nästa generations rymdfarkoster, till nya vattenfiltreringsmöjligheter - även potentiella cancerterapier.

BNNT syntesexpertis har utvecklats genom ett samarbete mellan National Institute of Aerospace, NASAs Langley Research Center och Jefferson Labs – alla baserade på Hampton Roads. Första gången producerades 1995 vid UC Berkley, BNNT-material av hög kvalitet har varit notoriskt svårt att tillverka eftersom syntesprocessen är helt annorlunda än kolnanorör. Till och med för ett år sedan, du kan bokstavligen hålla världens utbud av syntetiserat högkvalitativt BNNT-material i ena handen i den första generationens NASA BNNT-lab. Denna sommar har dock forskarna vid NIA och NASA skrev ett nytt kapitel i boken om BNNT-forskning.

I juli, Dr Park och hans kollegor startade den nya BNNT vetenskapsriggen i NIA Research and Innovation Laboratories för sin första testkörning. Den nya kammaren har en extremt stabil laser och kan producera BNNT-prover under tryck upp till 1000 psi. På anläggningens första körning, experimentupplägget producerade vackra, lång, tunna mycket kristallina rör som skulle påminna den tillfällige observatören om spindelväv (Figur 1). "Även utan optimering, det var material av mycket hög kvalitet, " anmärkte Dr. Park. "Denna nya anläggning ger oss en BNNT-syntesförmåga att producera mycket långa, nanorörsfibrer med mycket liten diameter till en kvalitet som är oöverträffad någonstans i världen."

Det är bara början för laboratoriets kapacitet och för framtiden för BNNT-applikationer. Forskare arbetar nu hårt med att optimera utrustningen och produktionsprocessen. Den nya specialbyggda högtryckskammaren har flera portar för att övervaka och undersöka syntesprocessen. "Denna in-situ diagnostiska förmåga kommer att hjälpa till att förstå tillväxtmekanismerna för BNNT för första gången och kan resultera i bättre kontroll av BNNT-materialproduktionen vilket leder till storskalig tillverkning av högkvalitativa BNNT", sa Dr Sivaram Arepalli, Vice ordförande för utbildning och uppsökande verksamhet på NIA.

Tillgången på högkvalitativt BNNT-material förväntas ha en betydande inverkan på nya produkter på marknaden för nanorörsapplikationer på flera miljarder dollar under de kommande åren. De här senaste forskningsframstegen kan mycket väl bana väg för innovativa tillämpningar som förbättrar livet på jorden och utökar våra möjligheter att utforska rymden.