Chất xơ tách các ống nano cacbon hiệu quả

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Nagoya ở Nhật Bản đã đưa ra một phương pháp mới, giá rẻ để tách 2 loại ống nano cacbon một cách dễ dàng và hiệu quả. Quy trình này có thể được mở rộng để sản xuất các mẻ ống nano cacbon một lớp dùng cho các thiết bị điện tử hiệu suất cao.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Applied Physics Express. Ống nano cacbon một lớp (SWCNT) có tính chất cơ học và điện tử tuyệt vời, nên chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng để sử dụng trong rất nhiều thiết bị điện tử, bao gồm bóng bán dẫn màng mỏng trong màn hình LCD. Tuy nhiên, vấn đề là chỉ có 2/3 SWCNT được sản xuất phù hợp để dùng trong các thiết bị điện tử. SWCNT bán dẫn có ích phải được tách ra khỏi các kim loại không cần thiết. Nhưng quá trình tinh chế mạnh nhất, được gọi là chiết xuất hai pha bằng nước, hiện liên quan đến việc sử dụng dextran, loại polysacarit đắt tiền.

Haruka Omachi, nhà hóa học hữu cơ và các cộng sự tại trường Đại học Nagoya đã đưa ra giả thuyết về hiệu quả của dextran trong việc tách chất bán dẫn ra khỏi SWCNT kim loại có liên kết với các đơn vị glucose. Thay vì sử dụng dextran để tách hai loại SWCNT, nhóm nghiên cứu đã thử dùng isomaltodextran giá rẻ và có nhiều liên kết này hơn.

Mẻ SWCNT được ngâm 15 phút trong dung dịch chứa polyethylen glycol và isomaltodextrin và sau đó được quay ly tâm trong 5 phút. Ba loại isomaltodextrin khác nhau đã được thử, mỗi loại có số lượng liên kết và trọng lượng phân tử khác nhau. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện thấy SWCNT được tách ra ở phần isomaltodextrin dưới cùng của dung dịch, trong khi SWCNT bán dẫn nổi lên ở phần polyethylen glycol trên cùng.

Loại isomaltodextrin có trọng lượng phân tử cao và liên kết nhiều nhất, đạt hiệu quả tách  hai loại SWCNT cao nhất lên đến 99%. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy một loại polysacarit khác, được gọi là pullulan, có đơn vị glucose liên quan đến các loại kết nối khác, không hiệu quả trong việc tách 2 loại SWCNT. Các nhà nghiên cứu cho rằng số lượng và loại liên kết trong isomaltodextrin đóng vai trò quan trọng về khả năng tách ống nano cacbon một cách hiệu quả. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng bóng bán dẫn màng mỏng được chế tạo bằng SWCNT bán dẫn tinh khiết hoạt động rất tốt.

Isomaltodextrin là loại polysacarit rẻ tiền và phổ biến được sản xuất từ ​​tinh bột dùng làm chất xơ. Đây là lựa chọn chi phí - hiệu quả cho quá trình chiết xuất SWCNT. Bên cạnh đó, các nhà khoa học đang cải thiện hiệu suất của bóng bán dẫn màng mỏng bằng cách sử dụng SWCNT bán dẫn trong màn hình dẻo và các thiết bị cảm biến. Nhóm nghiên cứu hiện đang thảo luận với các công ty để thương mại hóa quy trình mới.

N.P.D (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191103125420.htm, 3/11/2019