En novell, krukformad, kolnanomaterial utvecklat av forskare från Kumamoto University, Japan är flera gånger djupare än någon ihålig kolnanostruktur som tidigare producerats. Denna unika egenskap gör det möjligt för materialet att gradvis frigöra substanser som finns i och förväntas vara fördelaktiga i applikationer såsom system för läkemedelstillförsel.

Kol är ett grundämne som är lätt, riklig, har en stark bindande kraft, och miljövänlig. Utbudet av kolbaserade material förväntas bli mer utbrett i framtidens miljövänliga samhälle. Nyligen, nanostora (en miljarddels meter) kolmaterial har utvecklats med längder, bredder, eller höjder under 100 nm. Dessa material antar extrema former som småkorniga ämnen, tunna arkliknande ämnen, och smala fibrösa ämnen. Exempel på dessa nya material är fullerener, som är ihåliga burliknande kolmolekyler; kolnanorör, cylindriska nanostrukturer av kolmolekyler; och grafen, enatomtjocka ark av kolmolekyler.

Varför behövs dessa små ämnen? En anledning är att reaktioner med andra material kan bli mycket större om ett ämne har en ökad yta. När du använder nanomaterial i stället för befintliga material, det är möjligt att väsentligt ändra yta utan att ändra vikt och volym, vilket förbättrar både storlek och prestanda. Utvecklingen av kolnanomaterial har gett nya nanostrukturerade material med former och egenskaper som överträffar befintliga material.

Nu, forskning från laboratoriet vid Kumamoto Universitys biträdande professor Yokoi har resulterat i en framgångsrik utveckling av ett kolnanomaterial av containertyp med en mycket djupare öppning än det som finns i liknande material. För att skapa det nya materialet, forskare använde sina egna, nyutvecklad metod för materialsyntes. Det behållarformade nanomaterialet har en komplex form som består av olika lager av staplad grafen i botten, kroppen, och behållarens halsområden, och grafenkanterna längs kroppens yttre yta visade sig vara mycket täta. På grund av dessa innovativa funktioner, Biträdande professor Yokoi och kollegor kallade materialet för "kolnanopotten".

Kolnanopotten har en ytterdiameter på 20 ~ 40 nm, en innerdiameter på 5 ~ 30 nm, och en längd av 100 ~ 200 nm. Under dess tillkomst, kolnanopotten är kopplad till en kolnanofiber med en längd på 20 ~ 100 μm vilket betyder att kolnananopotten även finns tillgänglig som kolnanofiber. I korsningen mellan nanopots, botten av en kruka sitter helt enkelt på öppningen på nästa utan att dela en grafenplåtsanslutning. Följaktligen, att separera nanopots är mycket enkelt.

"Från en detaljerad ytanalys, hydrofila hydroxylgrupper hittades samlade längs den yttre ytan av kolnanopotten, ", sa docent Yokoi. "Grafen är dock vanligtvis hydrofobt, om hydroxylgrupper är tätt packade på kroppens yttre yta, det området kommer att vara hydrofilt. Med andra ord, kolnanokrukor kan vara ett unikt nanomaterial med både hydrofoba och hydrofila egenskaper. Vi håller för närvarande på att utföra en mer sofistikerad ytanalys för att få den försäkran."

Eftersom denna nya kolnanopot har en relativt djup öppning, en av dess förväntade användningsområden är att förbättra system för läkemedelstillförsel genom att fungera som en ny grund för medicin som ska transporteras in i och absorberas av kroppen.

Den här upptäckten publicerades som en inbjuden artikeltidning i Journal of Materials Research , den 13 januari, 2016. Dessutom, uppsatsen valdes som en nyckelvetenskaplig artikel i Framsteg inom teknik (AIE) den 9 juli, 2016.