Bornitrid nanorör är allt annat än tråkiga, enligt Rice University-forskare som har hittat ett sätt att se hur de rör sig i vätskor.

Forskarnas metod för att studera realtidsdynamiken hos bornitridnanorör (BNNT) gjorde det möjligt för dem att bekräfta, för första gången, att Brownsk rörelse av BNNTs i lösning matchar förutsägelser och att, som kolnanorör av jämförbara storlekar, de förblir stela.

Dessa egenskaper och andra - BNNT:er är nästan transparenta för synligt ljus, motstå oxidation, är stabila halvledare och är utmärkta värmeledare – skulle kunna göra dem användbara som byggstenar för kompositmaterial eller i biomedicinska studier, bland andra applikationer. Studien kommer att hjälpa forskare att bättre förstå partikelbeteende i t.ex. flytande kristaller, geler och polymernätverk.

Risforskarna Matteo Pasquali och Angel Martí och doktoranden och huvudförfattaren Ashleigh Smith McWilliams isolerade enstaka BNNT genom att kombinera dem med en fluorescerande rhodamintensid.

Detta gjorde det möjligt för forskarna att visa sin Brownska rörelse - det slumpmässiga sättet partiklar rör sig i en vätska, som damm i luft - är samma som för kolnanorör, och sålunda kommer de att bete sig på liknande sätt i vätskeflöden. Det betyder att BNNT kan användas i vätskefasbehandling för storskalig produktion av filmer, fibrer och kompositer.

"BNNT är vanligtvis osynliga i fluorescensmikroskopi, " sa Martí. "Men, när de är täckta av fluorescerande ytaktiva ämnen, de kan lätt ses som små rörliga stavar. BNNT är en miljon gånger tunnare än ett hårstrå. Att förstå hur dessa nanostrukturer rör sig och diffunderar i lösning på en grundläggande nivå är av stor betydelse för att tillverka material med specifika och önskade egenskaper."

De nya uppgifterna kommer från experiment utförda på Rice och rapporterade i Journal of Physical Chemistry B .

Att förstå hur skjuvning hjälper nanorör att anpassa sig har redan gett resultat i Pasquali-labbets utveckling av ledande kolnanorörsfibrer, filmer och beläggningar, redan gör vågor inom material och medicinsk forskning.

"BNNT är de försummade kusiner till kolnanorör, " Sa Pasquali. "De upptäcktes bara några år senare, men det tog mycket längre tid att ta fart, eftersom kolnanorör hade tagit det mesta av rampljuset.

"Nu när BNNT-syntesen har avancerat och vi förstår deras grundläggande vätskebeteende, samhället skulle kunna gå mycket snabbare mot applikationer, " sa han. "T.ex. vi skulle kunna tillverka fibrer och beläggningar som är värmeledande men elektriskt isolerande, vilket är mycket ovanligt eftersom elektriska isolatorer har dålig värmeledningsförmåga."

Till skillnad från kolnanorör som avger lågenergi nära-infrarött ljus och är lättare att upptäcka under mikroskopet, Rice-teamet var tvungen att modifiera de flerväggiga BNNT:erna för att göra dem både dispergerbara och synliga. Rhodaminmolekyler kombinerade med långa alifatiska kedjor tjänade detta syfte, fästa på nanorören för att hålla dem åtskilda och låta dem placeras mellan glasskivor separerade precis tillräckligt för att låta dem röra sig fritt. Rhodamintaggen låter forskarna spåra enstaka nanorör i upp till fem minuter.

"Vi behövde kunna visualisera nanoröret under relativt långa tidsperioder, så att vi exakt kunde modellera dess rörelse, ", sade Smith McWilliams. "Eftersom rhodamine-taggar koordinerade till BNNT-ytan var mindre benägna att fotobleka (eller bli mörkare) än de som är fria i lösning, BNNT visade sig som en ljus fluorescerande signal mot en mörk bakgrund, som du kan se i videon. Detta hjälpte mig att hålla nanoröret i fokus genom hela videon och gjorde det möjligt för vår kod att exakt spåra dess rörelse över tid."