211service.com
Buckyballs su staigmena
Virdžinijoje įsikūrusi startuolis, pavadintas „Luna nanoWorks“, artėja prie naujos „buckyballs“ versijos – futbolo kamuolio formos anglies molekulių – komercializavimo, kuri, bendrovės teigimu, galėtų pagerinti magnetinio rezonanso tomografiją (MRT) ir sukurti didelio efektyvumo saulės elementus. Kiekvienas „Buckyball“ yra pagamintas iš 80 anglies atomų, kurių viduje yra įstrigusios metalo-nitrido sankaupos, sukuriančios nanomedžiagą, pasižyminčią naujomis elektroninėmis, optinėmis ir magnetinėmis savybėmis.
„Luna nanoWorks“ komercializuoja naujo tipo „Buckyball“, kuriame 80 anglies atomų supa tris retųjų žemių metalų atomus metalo nitrido komplekse. Pasak bendrovės, molekulė žada pagerinti MRT vaizdus ir sukurti didelio efektyvumo saulės elementus. (Kreditas: Robertas Lenkas, „Luna nanoWorks“ prezidentas)
Naują medžiagą pirmasis pagamino Haris Dornas ir jo kolegos iš Virginia Tech, Blacksburg, VA, atsitiktinai. Mokslininkai paprastai sukuria bukius – tuščiavidurius rutulius, sudarytus iš 60 anglies atomų, dažniausiai sukuria elektros lanką tarp dviejų grafito elektrodų. Kai Virdžinijos technikos tyrėjai gamino šiuos fullerenus naudodami metalinius katalizatorius įlietus elektrodus, oras nutekėjo į elektros lanko kamerą. Rezultatas buvo daug 80 anglies turinčių „buckyball“ narvų, kurių kiekviename buvo metalo nitrido molekulė su trimis metalo atomais.
Tyrėjai metalo molekules įdėdavo ir anksčiau, tačiau tai yra pirmieji rutuliukai, apimantys labai nestabilias metalo-nitrido molekules. Be to, pats 80 anglies dvideginio kamuoliukas buvo neįprastas: niekas anksčiau jo nebuvo gaminęs, nei tuščiavidurio, nei užpildyto. Nors metalo-nitrido molekulės ir 80 anglies turinčios „buckyball“ savaime neegzistuoja ilgai, naujajame išdėstyme jie stabilizuoja vienas kitą. „Luna nanoWorks“, įsikūrusi Danvilyje, VA, gali gaminti fullerenus su įvairiais retųjų žemių metalų, tokių kaip skandis, itris ir lantanas, deriniais.
„Buckyball“ turi grynąjį neigiamą krūvį, o metalinis klasteris turi grynąjį teigiamą. Toks metalinės fullereno molekulės krūvio pasiskirstymas suteikia jai įdomių savybių, kurias mokslininkai vis dar bando suprasti. Tai labai neįprasta medžiaga, o ne jūsų paprastas junginys, sako James Cross , Jeilio universiteto chemijos profesorius. Jis sako, kad gali būti įvairių praktinių pritaikymų, iš kurių perspektyviausias yra MRT tobulinimas.
„Luna nanoWorks“, kuri licencijavo šią technologiją iš „Virginia Tech“, teigia, kad medžiagos gali būti naudojamos kaip veiksmingesnė kontrastinė medžiaga MRT, kuri naudojama minkštųjų kūno audinių, tokių kaip smegenys ir nugaros smegenys, vaizdui. Šiuo metu gydytojai suleidžia gadolinio į paciento kūną prieš pat MRT tyrimą. Metalas pagerina nuskaitymo skiriamąją gebą ir padidina vaizdo kontrastą. Tačiau gadolinis yra toksiškas, todėl yra apvyniotas organiniu junginiu. Tai visiškai nepašalina toksiškumo rizikos, sako Cross, ir riboja gadolinio kiekį, kurį gydytojai gali suleisti į paciento kūną.
Priešingai, 80 anglies stulpelis yra daug stipresnis narvas gadolinio nitrido gaudymui naujos kartos kontrastinėms medžiagoms, kai norite jas nukreipti į tam tikrą organą ar ligą, sako Robertas Lenkas, Luna nanoWorks prezidentas. Iš tiesų, Dornas ir jo kolegos iš Virginia Tech parodė, kad metalo-nitrido fullerenai rodo 40 kartų didesnį kontrastą nei šiuo metu rinkoje esančios kontrastinės medžiagos, nors tikslus to mechanizmas dar nėra suprantamas. Tačiau prieš naudojant medžiagą MRT, ji turės atlikti daugybę saugos ir toksiškumo bandymų ir gauti Maisto ir vaistų administracijos patvirtinimą. Bendrovė planuoja tai padaryti, kai medžiaga bus visiškai sukurta.
Kitų metalų įstrigimas rutulyje gali būti pritaikytas įvairiai. „Luna nanoWorks“ planuoja panaudoti šias nanomedžiagas naujų tipų labai efektyviems saulės elementams gaminti, nors Lenkas atsisakė paaiškinti, kaip jie veiks. Kai fotonai atsitrenkia į fotovoltines medžiagas, susidaro neigiamo krūvio elektronas ir teigiamai įkrauta skylė, kurios dažnai rekombinuoja ir neprisideda prie elektros srovės. Viena iš aktyvių tyrimų sričių šiuo metu yra veiksmingesnių būdų, kaip atskirti elektronų skylių porą, kol jos gali rekombinuoti, ir taip padidinti saulės baterijų efektyvumą, sako Lenkas.
„Luna nanoWorks“ jau parduoda miligramus medžiagų tyrėjams, o galimybė pagaminti tokius gana didelius kiekius išskiria įmonę iš kitų tyrimų srities, teigia Cross. Nors vokiečių ir japonų grupės daug dirbo su metalo-nitrido fullerenais, nė viena neturėjo būdo pagaminti reikiamo kiekio medžiagos. Jie gautų kelis mikrogramus šių dalykų, sako Cross. Akivaizdu, kad to nepakako atlikti rimtos chemijos ar rasti kokių nors pritaikymų. Kita vertus, Dorno metodas sukuria medžiagos gramus.
Yra įvairių dalykų, kuriuos galite padaryti su šia medžiaga, įdėdami į vidų įvairias metalo molekules, sako Cross. Tai gali būti daug platesnės junginių serijos, kuri gali turėti savo įdomių savybių, prototipas.