根据莱斯大学科学家发现的观察氮化硼纳米管在液体中移动的方法,氮化硼纳米管一点也不枯燥。
研究人员研究氮化硼纳米管(BNNTs)的实时动态的方法使他们第一次证实了BNNTs在求解过程中的布朗运动与预测相符,而且就像类似尺寸的碳纳米管一样,它们仍然是刚性的。
BNNTs对可见光几乎透明,抗氧化,是稳定的半导体,是优秀的导热体,这些特性和其他特性使它们可以作为复合材料或生物医学研究的材料,以及其他应用。这项研究将帮助科学家更好地理解粒子在液晶、凝胶和聚合物网络中的行为。
水稻科学家Matteo Pasquali和Angel Marti以及研究生、第一作者Ashleigh Smith McWilliams通过将单个BNNTs与荧光罗丹明表面活性剂结合分离得到。
这使得研究人员可以展示他们的布朗运动——粒子在流体中随机运动的方式,就像空气中的灰尘一样——和碳纳米管一样,因此它们在流体中也会有类似的行为。这意味着BNNTs可以在液相处理中用于薄膜、纤维和复合材料的大规模生产。
“BNNTs在荧光显微镜下是典型的看不见的,”Marti说。“然而,当它们被荧光表面活性剂覆盖时,就很容易被视为移动的小棒。”BNNTs比一根头发还要细一百万倍。理解这些纳米结构如何在溶液中移动和扩散的基本水平对于制造具有特定和期望的性能的材料非常重要。”
新的数据来自在赖斯进行的实验,并发表在《物理化学杂志B》上。
理解剪切如何帮助纳米管排列已经在帕斯夸里实验室的导电碳纳米管纤维、薄膜和涂层的开发中获得了回报,已经在材料和医学研究领域掀起了波澜。
Pasquali说:“BNNTs是被忽视的碳纳米管的表亲。”他们是在几年后被发现的,但却花了很长时间才开始发展,因为碳纳米管占据了大部分的焦点。
他说:“既然BNNT的合成已经取得了进展,我们也了解了它们的基本流体行为,那么研究人员就可以更快地应用BNNT了。”“例如,我们可以制造热传导但电绝缘的纤维和涂层,这是非常罕见的,因为电绝缘体的导热性很差。”
不像碳纳米管发射低能量的近红外光,在显微镜下更容易被发现,Rice团队必须修改多壁BNNTs使其既分散又可见。罗丹明分子与长脂肪链结合,达到了这个目的,附着在纳米管上,使它们保持分离,并允许它们位于玻璃片之间,玻璃片之间的距离仅够让它们自由移动。罗丹明标签可以让研究人员跟踪单纳米管长达5分钟。
“我们需要能够在相对较长的时间内可视化纳米管,这样我们就可以精确地模拟它的运动,”史密斯·麦克威廉姆斯说。“由于罗丹明标签与BNNT表面协调不太可能光漂白(或变暗)比那些在溶液中游离的,BNNT在黑暗背景下出现明亮的荧光信号,你可以在视频中看到。这帮助我在整个视频中保持纳米管的焦距,并使我们的代码能够精确地跟踪纳米管的运动。”