Naukowcy z Politechniki Śląskiej dokonali przełomu w zakresie oczyszczania jednościennych nanorurek węglowych. Otwiera to drogę do zastosowania tych materiałów w nanomedycynie, telekomunikacji czy mikroelektronice.
Kiedy w 1896 r. holenderski naukowiec Martinus Beijerinck zmieszał w wodzie agar ze skrobią ziemniaczaną otrzymał probówkę z dwiema dobrze rozpuszczalnymi substancjami, które uformowały jednak osobne fazy, niczym olej pływający po powierzchni wody. Wyniki tego eksperymentu nie były jedynie ciekawostką naukową. Bazując na tym odkryciu naukowcy z całego świata rozpoczęli opracowywanie systemów dwufazowych do oczyszczania enzymów, przeciwciał i innych biocząsteczek. Niedawno okazało się, że metoda może być także użyteczna dla uzyskania kontroli nad strukturą nanomateriałów, takich jak nanorurki węglowe.
Struktury te, o średnicy jednej miliardowej metra, mają potencjał do zastosowań elektrycznych, mechanicznych i optycznych. Niestety, otrzymywane są w formie czarnego proszku, który zawiera kilkadziesiąt ich rodzajów, a ich rozdzielenie na poszczególne typy jest wyzwaniem z uwagi na bardzo mały rozmiar tych węglowych rulonów.
Dzięki synergistycznemu połączeniu kompetencji z zakresu chemii polimerów i nanomateriałów, dokonaliśmy przełomu w zakresie oczyszczania jednościennych nanorurek węglowych. Otrzymuje się je w formie mieszanin zawierających kilka do kilkunastu typów nanorurek o różnych właściwościach. By umożliwić ich wykorzystanie w przemyśle, należy taką złożoną mieszaninę rozdzielić na czynniki pierwsze – wyjaśnia dr hab. inż. Dawid Janas z Katedry Chemii Organicznej, Bioorganicznej i Biotechnologii Wydziału Chemicznego Politechniki Śląskiej.
Jego zespół zsyntetyzował szerokie spektrum do niedawna bardzo drogich polimerów. Przebadano je pod kątem możliwości oczyszczania wspomnianych mieszanin. Naukowcy odkryli, że jeden z otrzymanych polimerów ma tendencję do owijania się wokół określonego typu nanorurek (tych o najmniejszym rozmiarze). Pozwoliło to wydzielić ten konkretny nanomateriał i zademonstrować jego potencjał aplikacyjny.
Wykorzystując opracowane przez nas innowacyjne techniki syntezy, otrzymaliśmy polimery do badań w relatywnie niedrogi sposób, nawet dziesięciokrotnie taniej niż do tej pory. Jestem przekonany, że prostota zaproponowanej metody pozwoli na znaczne usprawnienie prowadzenia badań nad tym nanomateriałem przez naukowców z całego świata – zwraca uwagę dr hab. inż. Dawid Janas.
Osiągnięcie śląskiego zespołu otwiera drogę do zastosowania tych bardzo obiecujących materiałów w wielu gałęziach gospodarki. Uzyskanie odpowiedniego poziomu kontroli ich struktury pozwoli na wykorzystanie nanorurek węglowych np. w fotonice do wysokorozdzielczego obrazowania (ex vivo i in vivo), bezpiecznej wymiany informacji bądź czułych systemów detekcji. Inne potencjalne obszary zastosowania to nanomedycyna i mikroelektronika.
MK, źródło: PŚl, NCN