Kui vaadata süsinik nanotorusid palja silmaga, siis ei näe midagi peale musta pulbri, kuid Euroopa Liidu poolt rahastatavad teadlased töötasid välja uue viisi, mille abil neid mitmeotstarbelisi nanotehnoloogilisi ehituskivisid saaks paremini näha.
Nanotorusid on raske panna valgust kiirgama, sest need on suurepärased elektrijuhid ning püüavad nende lähedusse asetatud teiste luminestsentsete keemiliste materjalide energiat kinni, kirjutab Physorg.com.
Pilt: Shutterstock
Üleeuroopaline teadlasterühm töötas aga välja uue viisi, mille abil saab kasutada ära võrdlemisi suure pindalaga süsinik nanotorusid. Suurem pindala võimaldab rohkematel molekulidel, nende hulgas ka sellistel, mis on võimelised valgust kiirgama, nanotoru külge kinnituda. Need molekulid võitavad selliste kemikaalide kuju, mis suudavad kiirata punast valgust.
Euroopa Liidu projekti raames töötavad Belgia, Prantsusmaa, Saksamaa, Ungari, Itaalia ja Poola teadlased on juba pikemat aega valmistanud ja karakteriseerinud luminestseerivaid materjale, milles sobivalt välja töötatud orgaanilised ja anorgaanilised luminofoorid on lukustatud nano-konteineritesse (süsinik nanotorudesse ja koordinatsiooni puuridesse), milles need saavad säilitada ning isegi parandada oma kiirgusvõimet.
Projekti lõppeesmärk on valmistada terve hulk luminestsentseid mooduleid, mis kiirgaksid terves VIS-NIR (nähtava valguse ja infrapunavalguse lähedaste lainepikkuste) vahemikus, et nende abil toota ülemuslikke funktsionaalseid hübriidmaterjale.
Teadlased avastasid aga, et see töö ei seisne lihtsalt nende valgustkiirgavate molekulide külgekleepimises, nagu seletas üks teadlastest, Valentina Utochnikova: ,,Valgustkiirgavate komplekside kinnitamine otse nanotorudele pole aga soovitatav, sest nanotorud, mis on mustkiirgurid, summutaksid luminestsentsi tunduvalt.”
Et soovimatu valguse neelamisega võidelda, asetasid teadlased nanotorud esmalt reageerima 140 kuni 160 kraadi juures olevasse ioonilisse vedelikku, mida oli modifitseeritud atsido(N3) funktsionaalrühma lõppudega. Reaktsiooni tulemuseks saadi ankurlülidena käituvate molekulidega kaetud nanotorud. Ankurlülid on ühe otsaga nanotorudele kinnitunud, ning oma teise otsaga võivad nad kinnituda molekulidele, mis suudavad nähtavat valgust näidata. Iga lüli vaba ots on positiivse laenguga.
Sel viisil ette valmistatud nanotorud viiakse järgnevalt teise lahusesse, mis sisaldab negatiivselt laetud lantaniidi kompleksi — tetrakis(4,4,4-trifluoro-1(2-naptüül-1,3-butaandiaat)euroopiumit.
,,Lantaani ühendid sisaldavad perioodilisustabeli VI rühma elemente ning on väga atraktiivsed just fotoonika jaoks, sest neid iseloomustab kõrge luminestsentne kvantsaagis ning kiiratava valguse värvipuhtus,” sõnas Utochnikova.
Pärast lahuses lahustumist püüavad nanotorude külge kinnitunud ankurlülide positiivselt laetud vabad otsad elektrostaatilise vastastikmõju tõttu kinni lahuses olevad euroopiumi kompleksid. Seega kattuvad kõik nanotorud püsivalt molekulidega, mis suudavad kiirata nähtavat valgust. Kui reaktsoon on lõppenud, siis nanotorud loputatakse ja kuivatatakse.
Lõpptulemuseks on nõgine pulber, mis kiirgab tänu süsinik nanotorude küljes olevatele lantaniidi ühenditele UV kiirguse juuresolekul punast valgust.
Nende materjalide võimalikult mitmekülgseks muutmise järel saab neid rakendada bio-pilditehnikas, optoelektroonilistes seadmetes ja sensorites.