Zdaniem eksperta, metoda "na sytego węża" przyspieszy zastosowania nanorurek w życiu codziennym. Współautorami artykułu na ten temat w czasopiśmie Materials Horizons są: Dominik Just, Andrzej Dzienia, Karolina Milowska (Uniwersytet Cambridge), Anna Mielańczyk i Dawid Janas.

WYZWANIE DLA NAJDROŻSZYCH MIKROSKOPÓW

W laboratorium prof. Janasa na Politechnice Śląskiej naukowcy zajmują się m.in. oczyszczaniem mieszanin jednościennych nanorurek węglowych. Jak podkreśla w rozmowie z PAP naukowiec, są to materiały o ogromnym potencjale, jednak, niestety, wciąż otrzymuje się je w formie mieszanek różnych rodzajów. Ale mieszanki nie nadają się do przełomowych zastosowań. Jedynie konkretne nanorurki o ściśle określonej strukturze będą mogły zostać wykorzystane w diagnostyce medycznej czy fotowoltaice.

"By zmienić ten stan rzeczy, konieczne jest wydzielenie z mieszaniny wybranych typów nanorurek o ściśle określonych właściwościach, skrojonych na miarę oczekiwanych zastosowań. Problem w tym, że oczyszczanie tego materiału stanowi duże wyzwanie, bo nanorurki składające się na mieszaninę są bardzo niewielkie (ok. 50 tysięcy razy mniejsze niż ludzki włos) i tylko nieznacznie różnią się od siebie. Nierzadko średnice dwóch gatunków nanorurek dzieli 0,1 nm i mniej, co trudno zaobserwować nawet za pomocą najdroższych mikroskopów elektronowych" - obrazuje prof. Dawid Janas.

METODA "NA WĘŻA BOA"

W ostatnich latach badacze poczynili duży postęp w tym zakresie, opracowując wiele sposobów na izolację kilku typów nanorurek. Szczególnie efektywne w tym względzie okazały się syntezowane przez nich polimery sprzężone.

"Polimery te zdolne są owinąć się jak boa tylko wokół jednego typu nanorurek w roztworze. Umożliwiają tym samym ich odzyskanie z mieszaniny - mówi PAP prof. Janas. -Niestety, do tej pory nasz polimerowy wąż nie był zdolny do kompromisu. Albo owijał się wokół małej ilości jednego typu nanorurek dając czysty produkt o małym stężeniu, albo opatulał różne typy nanorurek generując odpowiednio stężony, ale słabej jakości produkt."

POLIMERY POWOLNE... BO GŁODNE?

Problemu naukowcy upatrywali w powolnym działaniu polimerów. "Podobnie jak boa, którego maksymalna szybkość poruszania się to tylko ok. 1/3 prędkości chodu człowieka, tak i nasze polimery są dość opieszałe. Ich duży rozmiar cząsteczkowy sprawia, że nawet jeśli preferują wybrany typ nanorurek, to owijają się wokół nich w roztworze w bardzo ociężały sposób. Co za tym idzie, ekstrakcja nanorurek polimerem daje niezadowalającą ilość czystego produktu. Potrzebowaliśmy znaleźć sposób, by tchnąć życie w naszego polimerowego boa; by stał się mniej flegmatyczny" - opowiada naukowiec.

Strzałem w dziesiątkę okazało się "nakarmienie" go związkami małocząsteczkowymi, takimi jak 2,5-dibromotiofen. "Dodanie ich do roztworu sprawiło, że polimerowy gad zaczął owijać się wokół pożądanego typu nanorurek dużo mocniej i szybciej, co potwierdziły wyniki modelowania komputerowego. W rezultacie, zwiększyliśmy dziesięciokrotnie ilość otrzymywanych nanorurek, które były tylko jednego, pożądanego typu" - podsumowuje prof. Janas. Jego zdaniem to odkrycie znacząco przybliża wykorzystanie nanorurek w życiu codziennym.

Badania były prowadzone ze środków Narodowego Centrum Nauki i Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej NAWA.
 

Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ bar/