Šéf výzkumného týmu, asistent katedry materiálového inženýrství Vanderbiltovy univerzity, Cary Pint. (Kredit: Vanderbilt University).

Uhlíkové nanotrubičky jsou moderním supermateriálem, jenž může být pevnější než ocel nebo elektricky vodivější než měď. Jedním z důvodů, proč tato zvláštní forma všudypřítomného uhlíku nepřispívá ke kvalitě nespočetných výrobků, je jeho vysoká cena (za kilogram od 100 dolarů výš). Navíc nejsou nanotrubičky jako nanotrubičky. O jejich super-vlastnostech rozhodují konkrétní parametry. Velice důležité například je, aby byly co nejtenčí, jenže takové jsou i nejdražší, jejich syntéza si vyžaduje složité, důsledně kontrolované a finančně nákladné procesy.

Jedno a vícestěnná nanotrubička. (Kredit: Kreupl et al., 2004).

Tým katedry strojního inženýrství Vanderbiltovy university v Nashvillu (stát Tennessee) pod vedením Caryho Pinta v posledním čísle časopisu ACS Applied Materials and Interfaces popsal, jak lze velmi tenké nanotrubičky získat z oxidu uhličitého (CO₂) zachycovaného přímo ze vzduchu. Jde o doposud finančně nejlevnější způsob přípravy těch nejkvalitnějších jedno i vícestěnných dutých uhlíkových nano-vlákének. Z dostupných informací lze zjistit, že CO₂ se absorbuje pomocí roztavených solí, kterými jsou (podle předcházejících Pintovych prací) pravděpodobně lithiem obohacené uhličitany. Na rozhraní sůl – katoda, kterou tvoří tenká vrstva železa nanesena na nerezové oceli, pak dochází k elektrochemické katalýze a usazování kýžených uhlíkových nanotrubiček. Nekorodující anodu tvoří monomolekulární vrstva oxidu hlinitého (AI₂O₃) nanesena na podkladu z niklu (Ni).

Kvalitní uhlíkové nanotrubičky s malým průměrem na nerezové katodě pokryté tenkou vrstvičkou železa. (Kredit: Pint Lab, Vanderbilt University).

Jde samozřejmě o slibné, nicméně zatím „jenom“ laboratorní experimenty, které mají odhalit co nejefektivnější způsob syntézy a podmínky, které ovlivňují její průběh i parametry výsledného „černého zlata“, jak CNT (carbon nanotubes), tedy uhlíkové nanotribičky Cary Pint nazývá. Jeho tým zjistil, že průměr vytvořených vícestěnných trubiček ovlivňuje nejen tloušťka železného povlaku na katodě, ale i délka trvání syntézy - na začátku jsou v průměru 10 nm (tedy sto miliontin milimetru) tenké, po hodině nepřetržitého experimentu se jejich průměr zdvojnásobí v důsledku tzv. Ostwaldova zrání. Pohráváním se s podmínkami syntézy, jejich dolaďováním, by tento negativní jev mělo jít potlačit, nebo zcela eliminovat. Vědci jsou přesvědčeni o úspěšném dovršení výzkumu a komercionalizaci ekonomicky velmi efektivní výroby kvalitních uhlíkových trubiček ze vzdušného CO₂. Pint, který se spoluautorkou, doktorandkou Annou Douglasovou, založil společnost SkyNano Technologies, tvrdí, že "by to mohlo znamenat revoluci ve světě". V této fázi mu půjde spíše o „revolučnější“ financování výzkumu, kterému stěží někdo řekne „ne“.

Zdroje 
ACS Applied Materials & Interfaces

Vanderbilt University news

ACS Cent Sci.

Video:  Cracking code to cheap, small carbon nanotubes