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>>奇异的纳米管以一种不那么神秘的方式移动:水稻科学家、工程师展示了氮化硼在复合材料、生物医学应用中的前景

莱斯大学的科学家分析了单个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石。(学分:Jeff Fitlow/莱斯大学)
莱斯大学的科学家分析了单个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石。(学分:Jeff Fitlow/莱斯大学)

摘要:
据赖斯大学的科学家称,氮化硼纳米管绝非无聊之物,他们发现了一种观察它们在液体中运动的方法。



布兰登·马丁/莱斯大学制作的视频

奇异的纳米管以一种不那么神秘的方式移动:水稻科学家、工程师展示了氮化硼在复合材料、生物医学应用中的前景

德克萨斯州休斯顿市|于2020年6月2日发布

研究人员研究氮化硼纳米管(BNNTs)的实时动力学的方法,使他们第一次证实了BNNTs在溶液中的布朗运动与预测相符,并且,与同等尺寸的碳纳米管一样,它们仍然是刚性的。

这些特性和其他特性——BNNTs对可见光几乎透明,抗氧化,是稳定的半导体,是优良的热导体——可以使它们作为复合材料的积木,或在生物医学研究等方面发挥作用。这项研究将有助于科学家更好地理解液晶、凝胶和聚合物网络中的粒子行为。

水稻科学家Matteo Pasquali和Angel Mart以及研究生兼主要作者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BNNTs。

这使得研究人员能够展示他们的布朗运动——粒子在流体中随机运动的方式,就像空气中的尘埃一样——与碳纳米管相同,因此它们在流体流动中的行为也会相似。这意味着BNNTs可以用于大规模的薄膜、纤维和复合材料的液相加工。

“BNNTs通常在荧光显微镜下是看不见的,”马特说。然而,当它们被荧光表面活性剂覆盖时,很容易被视为小的运动杆。BNNTs比头发细一百万倍。了解这些纳米结构如何在溶液中移动和扩散,对于制备具有特定和期望性能的材料具有重要意义

新的数据来自于在水稻上进行的实验,并发表在《物理化学杂志》B上。

在帕斯夸利实验室开发导电碳纳米管纤维、薄膜和涂层,已经在材料和医学研究领域掀起了波澜,了解剪切如何帮助纳米管排列已经取得了成效。vwin徳赢官网

“BNNTs是被忽视的碳纳米管的近亲,”帕斯夸利说。它们是几年后才被发现的,但起飞的时间要长得多,因为碳纳米管占据了大部分的聚光灯。

�Now that BNNT synthesis has advanced and we understand their fundamental fluid behavior, the community could move much faster towards applications,� he said. �For example, we could make fibers and coatings that are thermally conductive but electrically insulating, which is very unusual as electrical insulators have poor thermal conductivity.�

与碳纳米管不同的是,碳纳米管发出的近红外光能量较低,在显微镜下更容易被发现,赖斯团队不得不对多壁BNNTs进行修饰,使其既可分散又可观察。罗丹明分子与长的脂肪族链结合起到了这个作用,它们附着在纳米管上以保持它们的分离,并允许它们位于玻璃载玻片之间,这些载玻片之间的分离刚好足以让它们自由移动。罗丹明标签让研究人员跟踪单个纳米管长达5分钟。

史密斯·麦克威廉姆斯说:“我们需要能够在相对较长的时间内对纳米管进行可视化,这样我们才能准确地模拟其运动。”。-由于与BNNT表面配位的罗丹明标记比溶液中的自由标记更不容易发生光漂白(或变暗),BNNT在黑暗背景下显示为明亮的荧光信号,如您在视频中所见。这有助于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随时间的移动

这篇论文将发表在该出版物的一个特别虚拟版上,这是一个献给赖斯自然科学学院院长彼得罗斯基的节日。罗斯基计划在7月1日辞去这一职务,专注于他的研究,他是哈里C.和奥尔加K.的化学教授和化学与生物分子工程教授。

本文的合著者是研究生赵堂、塞林·厄尔伦和校友卡洛斯·德洛斯·雷耶斯,他现在是英特尔公司的过程工程师,是化学、生物工程、材料科学和纳米工程的副教授。Pasquali是A.J.Hartsook化学和生物分子工程、化学和材料科学及纳米工程的教授。

美国国家科学基金会,科学研究空军办公室和韦尔奇基金会支持的研究。

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关于莱斯大学
赖斯大学位于休斯顿一个占地300英亩的森林校园内,一直被《美国新闻与世界报道》评为全美前20所大学。赖斯在建筑、商业、继续研究、工程、人文、音乐、自然科学和社会科学等领域都享有很高的声誉,也是贝克公共政策研究所的所在地。赖斯拥有3962名本科生和3027名研究生,本科生与教师的比例略低于6:1。它的寄宿大学体系建立了紧密的社区和终身的友谊,这正是赖斯在许多种族/阶级互动中排名第一,在普林斯顿评论中生活质量排名第四的原因之一。根据吉卜林格的个人理财,赖斯也被评为私立大学中最有价值的一所。

按照赖斯新闻通过Twitter @RiceUNews媒体关系。

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请阅读摘要:

Pasquali研究小组:

玛特研究小组:

威斯自然科学学院:

乔治布朗工程学院:

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