Sciencemag.cz
Doporučujeme
Využití uhlíkových nanotrubiček limituje dnes mj. problém s tím, jak je spojit s kovovými povrchy. Vědci proto nyní vyvinuli nový chemický proces, který „roubuje“ nanotrubičky na kovové struktury a vytváří tak silné, elektricky vodivé spojení.
Jak uvádí spoluautor nové studie Noe Alvarez z University of Cincinnati, v předchozích výzkumech byly uhlíkové nanotrubičky rozptýleny v roztoku, čímž se vytvořilo něco jako mokré špagety, které se mohou přilepit na kovový povrch. Takové spojení ale nebylo pevné a nanotrubičky na povrchu de facto nic nedrželo. Alvarez a jeho kolegové z Texas A&M University nyní demonstrovali způsoby, jak spojit nanotrubičky s povrchy mědi, hliníku, zlata a dalších kovů přímo chemickými vazbami. Teoretické výpočty přitom mj. ukázaly, že atomy uhlíku se vážou každý se dvěma atomy mědi, čímž vytvoří speciálně pevnou vazbu.
Vědci pěstovali nanotrubičky na křemíkových discích pomocí procesu katalytické chemické depozice z par (CVD) v zařízení, které zahřívá činidla a železný katalyzátor na teplotu 1 450 °C. Po 45 minutách se na křemíku objeví tenká vrstva uhlíkových nanotrubiček. Odtud byli vědci schopni nanotrubičky přenést na různé kovové povrchy. Zpočátku používali svazky nanotrubiček, ale díky zdokonaleným postupům zjistili, že mohou také spojovat vertikálně uspořádané nanotrubičky.
Uhlíkové vazby C-C představují obecně pevné kovalentní vazby, viz diamant. V uhlíkových nanotrubičkách se ovšem vyskytují i dvojné vazby mezi atomy uhlíku, proto jsou ještě pevnější. Kabely vyrobené ze silných, ale lehkých uhlíkových nanotrubiček se pokládají za materiál, z něhož by mohlo být vyrobeno např. lano výtahu na oběžnou dráhu.
Pevnost je však jen jednou z jedinečných vlastností nanotrubiček. Seznam jejich možných aplikací je dlouhý, tento materiál je navíc celkem stabilní/inertní. Uhlíkové nanotrubičky se používají k výrobě nejčernějšího syntetického materiálu na Zemi. Pevné vazby uhlíkových nanotrubiček s kovem by mohly vést k lepším nátěrům a povlakům. Polovodičové nanotrubičky mají také fluorescenční vlastnosti, mohou generovat světlo. Za nadějné se pokládají rovněž aplikace spojené se skladováním energie. Spojení nanotrubiček s kovy umožní vytvořit velmi stabilní elektrody pro superkondenzátory.
Chaminda P. Nawarathne et al, Creating covalent bonds between Cu and C at the interface of metal/open-ended carbon nanotubes, Nanoscale Advances (2023). DOI: 10.1039/D3NA00500C
Zdroj: University of Cincinnati / Phys.org, přeloženo / zkráceno
