科学家、工程师展示了氮化硼在复合材料、生物医学应用方面的前景
英国莱斯大学的科学家们发现了一种观察氮化硼纳米管在液体中运动的方法。
研究人员研究氮化硼纳米管(BNNTs)的实时动力学的方法，使他们首次证实，BNNTs在溶液中的布朗运动符合预测，并且像同等大小的碳纳米管一样，BNNTs仍然是刚性的。
这些性能和其他
2 BNNTs对可见光几乎是透明的，抗氧化，是稳定的半导体和热的优秀导体
2可以使它们成为复合材料或生物医学研究的基础材料，以及其他应用。这项研究将帮助科学家更好地理解液晶、凝胶和聚合物网络等粒子的行为。
水稻科学家Matteo Pasquali和Angel Marti以及研究生和主要作者Ashleigh Smith McWilliams通过将它们与荧光罗丹明表面活性剂结合分离出单个bnnt。
这使得研究人员能够展示他们的布朗运动
2粒子在流体中的随机运动方式，就像空气中的灰尘
2和碳纳米管一样，因此它们在流体中的运动方式也很相似。这意味着bnnt可用于液相处理，用于薄膜、纤维和复合材料的大规模生产。
莱斯大学的科学家们分析了单氮化硼纳米管的运动。纳米管是稳定的半导体和优良的热导体。它们可以作为复合材料或生物医学研究的基础材料。杰夫·菲特洛拍摄
“bnnt在荧光显微镜下通常是看不见的，”Marti说。“然而，当它们被荧光表面活性剂覆盖时，它们很容易被视为移动的小棒。”bnnt比一根头发还要细一百万倍。了解这些纳米结构如何在溶液中移动和扩散，对于制造具有特定和期望性能的材料非常重要。”
新的数据来自莱斯大学进行的实验，并发表在《物理化学杂志B》上。
在帕斯夸里实验室开发的导电碳纳米管纤维、薄膜和涂层中，理解剪切如何帮助纳米管排列已经取得了成功，已经在材料和医学研究领域掀起了波澜。
“bnnt是碳纳米管被忽视的近亲，”Pasquali说。“它们在几年后才被发现，但起飞的时间要长得多，因为碳纳米管吸引了大部分的注意力。”
他说:“现在BNNT合成技术已经取得了进步，我们也了解了他们的基本流体行为，社区可以更快地开发应用。”“例如，我们可以制造导热性好但电绝缘的纤维和涂层，这很不寻常，因为电绝缘体的导热性很差。”
与碳纳米管不同的是，碳纳米管发射出的近红外光更低，而且在显微镜下更容易被发现，莱斯研究小组必须对多壁碳纳米管进行修饰，使其具有分散性和可视性。罗丹明分子与长脂肪链结合，达到了这个目的，附着在纳米管上，使它们保持分离，并允许它们位于玻璃片之间，玻璃片之间的距离仅够让它们自由移动。罗丹明标记可以让研究人员追踪单个纳米管长达5分钟。
莱斯大学的研究生阿什莉·史密斯·麦克威廉姆斯拿着一小瓶荧光氮化硼纳米管。她领导了一项研究，捕捉纳米管运动的视频，以证明它们在材料和医疗应用方面的潜力。杰夫·菲特洛拍摄
“我们需要能够在相对较长的时间内将纳米管可视化，这样我们就可以精确地模拟它的运动，”史密斯·麦克威廉姆斯说。“由于配合到BNNT表面的罗丹明标记不太可能像那些在溶液中游离的那样发生光漂白(或变暗)，BNNT在黑暗的背景下呈现出明亮的荧光信号，正如你在视频中看到的那样。”这帮助我在整个视频中保持纳米管的焦点，并使我们的代码能够准确地跟踪它的运动。”
这篇论文将发表在杂志的一期虚拟专题上，这是为赖斯在威斯自然科学学院的院长彼得·罗斯基而设的一个节日庆典。罗斯基计划于7月1日卸任，专注于他的研究工作，他是哈里C.和奥尔加K.的化学教授，以及化学和生物分子工程学教授。
这篇论文的共同作者是研究生赵唐和塞林·埃古兰，以及校友卡洛斯·德洛斯·雷耶斯，他现在是英特尔公司的工艺工程师。马蒂是化学、生物工程、材料科学和纳米工程的副教授。帕斯夸里是A.J. Hartsook化学和生物分子工程、化学、材料科学和纳米工程教授。
美国国家科学基金会、美国空军科学研究办公室和韦尔奇基金会支持了这项研究。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.rice.edu/2020/06/02/exotic-nanotubes-move-in-less-mysterious-ways-2/