Uma equipe de pesquisa da Universidade de Tohoku, liderada pelo professor associado Toshiaki Kato do Instituto Avançado de Pesquisa de Materiais, sintetizou com sucesso nanotubos de carbono (CNTs) com um índice quiral de (6,5) e uma pureza ultra-alta superior a 95%. Essas descobertas foram publicadas na revista ACS Nano.
Ao desenvolver um catalisador único que permite o controle preciso sobre o arranjo atômico, ou quiralidade, dos CNTs, os cientistas alcançaram um avanço significativo na síntese de CNT. Este avanço aborda um desafio que permanece sem solução há mais de 30 anos e abre caminho para novos dispositivos semicondutores.
Um nanotubo de carbono é basicamente uma folha de carbono enrolada em um tubo oco. Embora pareça simples, os CNTs são muito procurados por propriedades como condutividade excepcional, características ópticas e resistência mecânica..
Toshiaki Kato, professor, Universidade de Tohoku
Os CNTs são frequentemente apelidados de “rei dos nanomateriais” devido às suas propriedades excepcionais, que os tornam adequados para uma ampla gama de aplicações, desde aeroespaciais até dispositivos biomédicos.
A incapacidade de controlar a quiralidade dos CNT tem sido uma grande barreira à sua aplicação industrial, pelo que este projecto foi realizado para encontrar um catalisador que pudesse produzir consistentemente o alvo desejado..
Toshiaki Kato, professor, Universidade de Tohoku
Até agora, apenas as quiralidades (14,4) e (12,6) foram sintetizadas com uma pureza superior a 90%.
A equipe de pesquisa introduziu um catalisador composto por níquel (Ni), estanho (Sn) e ferro (Fe), que permite a síntese seletiva de CNTs com quiralidade (6,5). A atividade catalítica altamente especializada deste catalisador NiSnFe permitiu esta descoberta. Além disso, o tempo de vida da fotoluminescência desses feixes de CNT puros (6,5) de quiralidade é mais de 20 vezes maior que o dos CNTs isolados (6,5).
Este método poderá ser usado no futuro para sintetizar outras quiralidades específicas de CNT. A equipe espera que essas descobertas levem a avanços significativos na produção e aplicações de dispositivos semicondutores.
Referência do periódico:
Shiina, S., e outros. (2024) Síntese de nanotubos de carbono de pureza ultra-alta (6,5) usando um catalisador trimetálico. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.4c01475.