• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Widać czerwone? Nanorurki węglowe lepiej widoczne gołym okiem

    11.07.2011. 18:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Kiedy spojrzymy na nanorurkę węglową gołym okiem, zobaczymy tylko czarny proszek, ale teraz finansowany ze środków unijnych zespół naukowców opracował nowatorski sposób poprawienia widoczności tych wielofunkcyjnych, nanotechnologicznych modułów konstrukcyjnych.

    Nanorurki węglowe to struktury przypominające mnóstwo sześciokątów połączonych w plaster miodu i zwiniętych w bezszwową, cylindryczną rurkę. Trudno doprowadzić je do emitowania światła, ponieważ są doskonałymi przewodnikami elektrycznymi i wychwytują energię innych, luminescencyjnych obiektów znajdujących się w pobliżu.

    Ostatnio paneuropejski zespół wypracował sposób na wykorzystanie stosunkowo dużej powierzchni nanorurek węglowych, dzięki czemu wiele innych cząsteczek, w tym także tych zdolnych do emitowania światła, może przyczepiać się do nich. Cząsteczki przybierają formę substancji chemicznych emitujących czerwone światło.

    W ramach projektu FINELUMEN (Zamknięte we wnękach luminofory do zaawansowanych materiałów fotonicznych: szkolenie dla młodych naukowców), który otrzymał 3,62 mln EUR z tematu "Ludzie" Siódmego Programu Ramowego (7PR), naukowcy z Belgii, Francji, Niemiec, Polski, Węgier i Włoch przygotowują i opisują materiały luminescencyjne, w których odpowiednio zaprojektowane luminofory organiczne i nieorganiczne są zamknięte w nanopojemnikach (tj. nanorurkach węglowych i klatkach kompleksowych), gdzie mogą utrzymać, a nawet zwiększyć wydajność emisji.

    Ostatecznym celem projektu jest stworzenie biblioteki modułów luminescencyjnych emitujących w całym zakresie VIS-NIR, aby produkować materiały hybrydowe o podwyższonej funkcjonalności. Dostrajanie koloru emisji jest definiowane przez emitującego gościa, a wszechstronność ostatecznego zastosowania jest kontrolowana za pośrednictwem specjalnie dostosowanej funkcjonalizacji chemicznej gospodarza.

    "Uczestniczymy w projekcie jako grupa specjalizująca się w badaniach związków lantanowców. Postanowiliśmy połączyć ich znakomite własności emisyjne z doskonałymi cechami mechanicznymi i elektrycznymi nanorurek" - mówi profesor Marek Pietraszkiewicz z warszawskiego Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN), jednego z partnerów konsorcjum FINELUMEN.

    Aczkolwiek zespół odkrył, że zadanie nie polega po prostu na przyklejeniu cząsteczek emitujących światło, bo jak wyjaśnia Valentina Utochnikova, naukowiec z IChF PAN:
    "Przyłączanie świecących kompleksów bezpośrednio do nanorurki nie jest jednak korzystne, bo ta, jako czarny absorber, w wysokim stopniu tłumiłaby luminescencję."

    Aby poradzić sobie z tą niepożądaną absorpcją światła, zespół poddał najpierw nanorurki węglowe reakcji termicznej zachodzącej w temperaturze 140 - 160 stopni Celsjusza w roztworze cieczy jonowej modyfikowanej grupą azydkową. W wyniku reakcji nanorurki pokrywają się cząsteczkami pełniącymi rolę kotwic-łączników. Kotwice z jednej strony przyczepiają się do powierzchni nanorurki, a z drugiej mogą przyłączać cząsteczki potrafiące emitować światło widzialne. Swobodny koniec każdego łącznika ma ładunek dodatni.

    Tak przygotowane nanorurki zostają następnie przeniesione do innego roztworu, zawierającego ujemnie naładowany kompleks lantanowcowy - tetrakis-(4,4,4-trifluoro-1-(2-naftylo-1,3-butanodionian)europu.

    "Związki lantanowcowe, czyli zawierające pierwiastki z VI grupy układu okresowego, są bardzo atrakcyjne dla fotoniki, ponieważ charakteryzują się wysoką kwantową efektywnością świecenia oraz dużą czystością koloru emitowanego światła" - zauważa Valentina Utochnikova.

    Po rozpuszczeniu w roztworze, ujemnie naładowane kompleksy europu są samoistnie wyłapywane dzięki oddziaływaniu elektrostatycznemu przez dodatnio naładowane swobodne końcówki kotwic przytwierdzonych do nanorurek. W wyniku procesu każda nanorurka zostaje trwale otoczona cząsteczkami zdolnymi do emisji światła widzialnego. Gdy reakcja dobiegnie końca, zmodyfikowane nanorurki poddawane są płukaniu i suszeniu.

    Ostatecznym produktem jest czarny jak sadza proszek, który w promieniach UV emituje czerwone światło dzięki zakotwiczonym w nanrorurkach węglowych kompleksom lantanowcowym.

    Optymalizacja wszechstronności tych materiałów niesie ze sobą olbrzymi potencjał ich szerszego zastosowania w bioobrazowaniu, urządzeniach optoelektronicznych i czujnikach.

    Projekt FINELUMEN, który zgromadził partnerów przemysłowych, małe i średnie przedsiębiorstwa (MŚP) oraz organizacje badawcze, jest częścią unijnej strategii zapewniania konkurencyjności Europy w obszarze o ogromnym potencjale rozwoju na pograniczu chemii, fizyki i inżynierii.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Nanorurki – struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców. Współcześnie najlepiej poznane są nanorurki węglowe, których ścianki zbudowane są ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Istnieją jednak także niewęglowe nanorurki (m.in. utworzone z siarczku wolframu) oraz nanorurki utworzone z DNA. Źródła światła - przedmioty emitujące światło. Przedmioty, które widzimy, mogą same wysyłać światło lub odbijać światło padające na nie. Te, które same emitują światło nazywamy źródłami światła. Dla ludzi najważniejszym źródłem światła jest Słońce, bez którego nie istniałoby życie na Ziemi. Źródła światła dzielimy na naturalne oraz sztuczne. Olbrzymie rurki węglowe (ang. colossal carbon tubes, CCTs) – alotropowa odmiana węgla w postaci rurek o średnicach od 40 do 100 μm. Mają strukturę inną niż nanorurki węglowe, których średnice są rzędu nanometrów. Ściany olbrzymich rurek nie są pojedynczymi warstwami grafenu, ale wielowarstwowymi strukturami o grubości ponad 1 μm, pofałdowanymi i posiadającymi puste przestrzenie rozdzielone membranami, podobnie jak w tekturze.

    Lampa ciemniowa – urządzenie emitujące światło nieszkodliwe dla materiałów światloczułych, umożliwiające człowiekowi pracę (poruszanie się, operowanie przedmiotami) w laboratorium fotochemicznym lub ciemni fotograficznej przez emisję światła widzialnego o określonym widmie. Cykloparafenyleny – organiczne związki chemiczne z grupy związków makrocyklicznych, węglowodory aromatyczne zbudowane z pierścieni benzenowych połączonych w pozycjach para (tj. grup parafenylenowych lub 1,4-fenylenowych) z wytworzeniem polifenylenowej struktury makrocyklicznej. Cykloparafenyleny mogą być uważane za najkrótsze nanorurki. W latach 2008–2011 opublikowano metody otrzymania makropierścieni zbudowanych z 8–16 i 18 reszt parafenylenowych.

    Bodziec dyskryminacyjny zwany też bodźcem różnicującym to pojęcie z zakresu teorii warunkowania. Jego zastosowanie wynika stąd, że ze zwierzęciem trudno się porozumieć i np. wyjaśnić mu zasady oczekiwanego zachowania. Eksperymentatorowi zdaje się, że pies podczas warunkowania reaguje na światło (zaangażowane ośrodki wzrokowe) a on słyszy dźwięk klawisza (zaangażowane ośrodki słuchowe) włączającego to światło. Stąd reaguje tak samo na światło czerwone, zielone itd. Nawet jeśli nie ma dodatkowych, niezauważonych przez eksperymentatora bodźców, to psu może być obojętne jakiego koloru jest światło (psy nie widzą niektórych kolorów) i w którym miejscu się zapala. Takie zjawisko nazywamy generalizacją bodźca. Eksperymentator chcąc mieć pewność że zwierzę reaguje na ten i tylko ten bodziec np. światło koloru czerwonego musi go zróżnicować. W tym celu wzmacnia np. pokarmem tylko pożądaną reakcję i tylko na określony kolor światła, pozostałe kolory nie wzmacniane stają się bodźcami hamującymi (negatywnymi), na które reakcja odruchowa wygasa. Naświetlenie – proces padania światła na materiał światłoczuły, dzięki czemu powstaje na nim obraz utajony. Prawidłowe naświetlenie jest kluczowym elementem w procesie powstawania zdjęcia. Jeśli światła naświetlającego jest za mało, zdjęcie będzie za ciemne, niedoświetlone. Analogicznie, gdy światła jest za dużo, zdjęcie będzie prześwietlone.

    The World Almanac and Book of Facts (Almanach świata i książka faktów) jest popularną wielonakładową, 1-tomową amerykańską publikacją informacyjną. Jest przysłowiową kopalnią wiedzy informującą o zmianach zachodzących w poszczególnych państwach świata, najbardziej spektakularnych wydarzeniach oraz wyczynach sportowych. Znaczną część poświęcono sprawom mogącym zainteresować czytelnika północnoamerykańskiego. Dla wielu pełni rolę najbardziej esencjonalnej współczesnej encyklopedii. Jej nabywcami są biblioteki, szkoły, przedsiębiorstwa jak i czytelnicy indywidualni w Stanach Zjednoczonych i w bardziej ograniczonym stopniu w innych częściach świata. Łącznie sprzedano ponad 80 mln egzemplarzy. Piramida TRY 2004 w Shimizu - jest to projekt ogromnej piramidy, która ma powstać w zatoce Tokio (Japonia). Projektanci zakładają, że piramida pomieści około 750 tys. osób oraz będzie miała wysokość około 4 kilometrów. Zaproponowana struktura jest tak duża, że nie może być zbudowany z materiałów dostępnych obecnie, ze względu na ich masę własną. Projekt opiera się na materiałach dostępnych w przyszłości, na przykład superlekkich nanorurkach węglowych.

    Matryca (przetwornik) to układ wielu elementów światłoczułych przetwarzających padający przez obiektyw obraz na sygnał elektryczny, stosowany w aparatach cyfrowych. Jest to płytka krzemowa, zawierająca elementy światłoczułe (w każdym elemencie światłoczułym znajduje się fotodioda odpowiedzialna za mierzenie natężenia światła), pokryte filtrem CFA (ang. Color Filter Array) w celu rejestracji kolorów. Ponadto matryca światłoczuła pokrywana jest specjalnym zestawem filtrów odcinających fale światła podczerwonego.

    Dodano: 11.07.2011. 18:37  


    Najnowsze