Egy szigetelt kábel, nano méretben, amelyben optikai spektroszkópiával nyomon követhetőek a kémiai folyamatok, Angliában fejlesztették, az MTA WIGNER Fizikai Kutatóközpontban tesztelik.
A különleges koaxiális nanoszerkezetet a kutatók szén és bórnitrid nanocsövekből hozták létre.
A szén nanocsövek gyakran emlegetett lehetséges alkalmazása a nanoelektronikai eszközökbe való beépítésük. Az ehhez vezető úton fontos lépést jelenthet azon angol-magyar együttműködésben született munka, melynek során bórnitrid nanocsövek belsejében sikerült szén nanocsöveket növeszteniük a kutatóknak. A szén nanocsövek bór-nitridben való növesztésével a kutatók külső szigetelő rétegben (bór-nitrid) növesztettek vezető réteget (szén), nano tartományban, tulajdonképpen egy nano árnyékolt „kábelt” létrehozva ezzel, mely koaxiális kábelek alapja lehet.
A növesztett "kábelek" hossza még csupán néhány tíz nanométernyi, azonban bórnitridből és szénből is külön-külön már több centiméter hosszú csövek is előállíthatóak, így a kutatók reményei szerint növelhető a kombinált cső hossza is.
Miután a bórnitrid nanocsövet eddig is használták nanokémcsőnek és nanokontérnek is, szilárdsága és erőssége miatt, érdemesnek találta néhány kutató kipróbálni, hogy növeszthető-e benne esetleg szén nanocső is. A szóban forgó kutatók az angliai Nottinghami Egyetemen dolgoznak, Andrei N. Khlobystov kutatócsoportjában. A kutatócsoport a kísérlete során tiszta szénből álló molekulákat, egészen pontosan C60 fulleréneket töltött a bór-nitrid nanocsövekbe, majd felhevítette azokat, és így létrejöttek a szén nanocsövek a bór-nitrid nanocsövek belsejében.
Ezután az angol kutatók a létrehozott nanocsöveket Magyarországra küldték, az MTA Wigner Fizikai Kutatóköpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetébe, Kamarás Katalin kutatócsoportjához, hogy ők is megvizsgálják, és jellemezzék őket
Az MTA WIGNER Fizikai Kutatóközpont csillebérci telephelyén a kutatók a bórnitrid-csőbe zárt fullerénmolekulák fázisátalakulásait és a belső nanocső kialakulását speciális spektroszkópiai módszerekkel figyelték meg és követték nyomon. A kutatók azt figyelték meg, hogy a bórnitridbe zárt molekulák még egy nem várt, speciális effektust is mutatnak: sokkal gyengébb kölcsönhatás köti a molekulákat a bórnitrid cső belsejébe, mint általában a szén nanocsövekbe, így a molekulák könnyebben eltávolíthatóak a bór-nitrid nanocsövekből. Olyan alkalmazásokhoz, ahol a nanocsöveket molekulák szállítására kívánják használni (pl. gyógyszertranszport az emberi szervezetben) ez kulcsfontosságú tulajdonság lehet a későbbiekben.
A bórnitrid nanocső további előnyös tulajdonsága, hogy átlátszó, így a benne lejátszódó kémiai reakciók optikai spektroszkópiával is nyomon követhetők, hiszen a kutatók által használt fény így "belelát" a nanocsövek belsejébe is.
A csillebérci megfigyelésekkel párhuzamosan Angliában is végeztek vizsgálatokat: közvetlen szerkezetvizsgálati módszerrel, transzmissziós elektronmikroszkópiával figyelték meg a notthinghami kutatók az átalakulásokat a molekulák szintjén.
A két csoport közös munkájának eredménye az új anyagokhoz vezető út felderítése a szerkezettől az elektromos tulajdonságokig, mely nem csupán alapkutatási szempontokból fontos, de további alkalmazott nanotechnológiai eszközök kifejlesztéséhez is vezetni fog reményeik szerint.
Az MTA WIGNER FK Kutatócsoportja
Az MTA Wigner FK Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetében, Kamarás Katalin akadémikus kutatócsoportjában 2004 óta foglalkoznak nanocsövekkel és a belőlük előállítható bonyolultabb szerkezetekkel. A kutatócsoport nottinghami kutatókkal való együttműködése már több sikeres közös publikációt is eredményezett.
Az erről a munkáról szóló publikáció a Small Methods folyóirat szeptemberi számában jelent meg, ahol kiemelt formában, címlapon is szerepelt. A Small Methods a Wiley kiadó új, kifejezetten nano- és mikroszerkezetek új előállítási módszereivel foglalkozó lapja.
Az eredményről beszámoló cikk:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.201700184/abstract
A Nottinghami Egyetem közleménye az eredményről:
Kamarás Katalin honlapja: http://www.szfki.hu/~kamaras/
