En ny, billigare metod separerar enkelt och effektivt två typer av kolnanorör. Processen, utvecklat av Nagoya University forskare i Japan, kan uppskalas för tillverkning av renade partier av enväggiga kolnanorör som kan användas i högpresterande elektroniska enheter. Resultaten publicerades i tidskriften Tillämpad fysik Express .

Enväggiga kolnanorör (SWCNT) har utmärkta elektroniska och mekaniska egenskaper, vilket gör dem till idealiska kandidater för användning i ett brett spektrum av elektroniska enheter, inklusive tunnfilmstransistorerna som finns på LCD-skärmar. Ett problem är att endast två tredjedelar av tillverkade SWCNT är lämpliga för användning i elektroniska enheter. De användbara halvledande SWCNT:erna måste separeras från de oönskade metalliska. Men den mest kraftfulla reningsprocessen, känd som vattenhaltig tvåfas-extraktion, för närvarande innebär användning av en dyr polysackarid, kallas dextran.

Organisk kemist Haruka Omachi och kollegor vid Nagoya University antog att dextrans effektivitet i att separera halvledande från metalliska SWCNT ligger i kopplingarna som förbinder dess glukosenheter. Istället för att använda dextran för att skilja de två typerna av SWCNT:er, laget försökte den betydligt billigare isomaltodextran, som har många fler av dessa kopplingar.

Ett parti SWCNT lämnades i 15 minuter i en lösning innehållande polyetylenglykol och isomaltodextrin och centrifugerades sedan i fem minuter. Tre olika typer av isomaltodextrin prövades, var och en med ett annat antal kopplingar och en annan molekylvikt. Teamet fann att metalliska SWCNT separerade till den nedre isomaltodextrin -delen av lösningen, medan de halvledande SWCNT:erna flöt till den övre polyetylenglykoldelen.

Typen av isomaltodextrin med hög molekylvikt och flest kopplingar var den mest (99%) effektivaste för att separera de två typerna av SWCNT. Teamet fann också att en annan polysackarid, kallas pullulan, vars glukosenheter är anslutna till olika typer av kopplingar, var ineffektiv vid separering av de två typerna av SWCNT. Forskarna föreslår att antalet och typen av kopplingar som finns i isomaltodextrin spelar en viktig roll i deras förmåga att effektivt separera kolnanorören.

Teamet fann också att en tunnfilmstransistor gjord med sina renade halvledande SWCNT:er fungerade mycket bra.

Isomaltodextrin är en billig och allmänt tillgänglig polysackarid producerad av stärkelse som används som kostfiber. Detta gör det till ett kostnadseffektivt alternativ för SWCNT-extraktionsprocessen. Omachi och hans kollegor för närvarande i diskussioner med företag för att kommersialisera sitt tillvägagångssätt. De arbetar också med att förbättra prestanda för tunnfilmstransistorer med hjälp av halvledande SWCNT i flexibla skärmar och sensorenheter.