Ученые из Университета Райса совершили прорыв в нанотехнологиях: они заставили нитрид-борные нанотрубки (BNNT) выстраиваться в строгом порядке в воде, как кристаллы.

Это открытие не только красиво выглядит под микроскопом — оно может изменить производство материалов для аэрокосмической отрасли и электроники.

Работа попала на обложку престижного журнала Langmuir, но за эффектным изображением скрывается практическая ценность.

Исследователи обнаружили, что обычная желчная соль — дезоксихолат натрия (SDC) — может упорядочивать BNNT в воде без сложных химических процессов.

BNNT — отличная модель для изучения жидких кристаллов из наностержней, — говорит Маттео Паскуали, руководитель исследования. — В отличие от углеродных нанотрубок, они прозрачны, и их легко рассмотреть под микроскопом.

Первым необычное поведение BNNT заметил Джо Хоури, бывший архитектор из Сирии, переквалифицировавшийся в химика. Во время фильтрации раствора он увидел, как остаток загустел и начал светиться в поляризованном свете — признак формирования жидкого кристалла.

Ученые предположили, что увеличение концентрации SDC заставит нанотрубки выстраиваться в правильном порядке.

Они провели серию экспериментов, меняя концентрации BNNT и SDC, и впервые составили полную фазовую диаграмму — «карту», предсказывающую, как ведут себя нанотрубки в разных условиях.

Раньше никто не делал этого, — говорит Хоури. — Мы показали, что если правильно подобрать пропорции, можно получить упорядоченную структуру без агрессивной химии.

Кроме того, команда разработала простой метод создания тонких пленок из BNNT.

Специальным лезвием они наносили раствор на стекло, получая прозрачные и прочные материалы, которые можно использовать для теплоотвода или укрепления конструкций в электронике и авиации.

Это только начало, — говорит Паскуали. — Теперь мы можем настраивать выравнивание BNNT под конкретные задачи.

Ученый признался, что изображения структур напомнили ему картины Дали или Ван Гога.

Как будто Башня Барад-дур из Властелина Колец в исполнении сюрреалиста.

Этот метод открывает двери для массового производства материалов с уникальными свойствами:

• Легкие и прочные композиты для авиации — вместо тяжелых металлов можно использовать BNNT-пленки.
• Теплоотводящие покрытия для электроники — прозрачные, но эффективные.
• Биосовместимые каркасы в медицине — BNNT нетоксичны и устойчивы.

Главное преимущество — простота. Большинство методов выравнивания нанотрубок требуют агрессивных сред или сложного оборудования, а здесь достаточно воды и доступного surfactant.

Исследование не учитывает долговременную стабильность таких пленок. BNNT химически инертны, но SDC может разлагаться со временем, нарушая структуру. Также неясно, как метод масштабируется до промышленных объемов — лабораторные образцы и заводские партии часто ведут себя по-разному.

Ранее российские ученые разработали новый способ соединения углеродных нанотрубок.