Как можно решить проблему с помощью ваты?

Ученые лаборатории перспективных углеродных наноматериалов Химического института имени А.М.Бутлерова Казанского университета разработали экономичный и высокопродуктивный метод разделения одностенных углеродных нанотрубок.

Начнем с того, что же такое углеродные нанотрубки? Это макромолекулы, которые можно сравнить с ниточками или проволоками. Их длина значительно превышает их диаметр. Нанотрубки, можно сказать растут, как, например, растут волосы. Из маленькой частички катализатора вырастает длинная нанотрубка.

Айрат ДИМИЕВ, ведущий научный сотрудник, Казанский федеральный университет, НИЛ перспективные углеродные наноматериалы :


- Так вот, когда углероды нанотрубочки растут, то они получаются всевозможных структур, которые мы называем словом "херальности", хотя это не совсем правильное слово здесь. И вот нанотрубки разной структуры, то есть разного порядка, как атомы углерода друг с другом соединены, они обладают разными свойствами и в частности разной электропроводностью.


По этому свойству углероды нанотрубки делятся на два типа: первый - металлический тип проводимости, второй - полупроводниковый. Каждый из этих видов уникален по своим свойствам. Например, в теории металлический тип можно было бы использовать в проводниках, то есть заменить ими металлы, а полупроводниковые можно использовать при изготовлении транзисторов, либо благодаря их оптическим свойствам, например, в тераностике. Но из-за различия нанотрубок, они взаимно портят друг друга, как например, добавить деготь в мед, и мед уже не будет сладким.  Поэтому со дня открытия нанотрубок, научное общество серьезно занимается предметом разделения нанотрубок, то есть собрать  в одну сторону трубки с металлической проводимостью и отдельно собрать трубки с полупроводниковой проводимостью.

Айрат ДИМИЕВ, ведущий научный сотрудник, Казанский федеральный университет, НИЛ перспективные углеродные наноматериалы :


Вся прелесть нашего изобретения заключается в том, что мы придумали метод разделения нанотрубок, который одновременно эффективен и в стоимостном выражении и масштабируем до бесконести, здесь пределом масштабируемости является столько диаметр колонки, на которой мы ее делаем и ее длина, то есть неограничено практически ничем.


В качестве наполнителя для колоночной хроматографии ученые Казанского университета стали использовать обычную хлопковую вату, которая продается в любой аптеке. Гель-проникающая хрономатография, который используется в существующем методе разделения нанотрубок, представляет собой структурированный гель на основе агарозы, то есть полисахарида. Но какие есть полисахариды более доступные? Над этим вопросом задумались ученые КФУ.

Айрат ДИМИЕВ, ведущий научный сотрудник, Казанский федеральный университет, НИЛ перспективные углеродные наноматериалы :


- Одним из наиболее известных полисахаридов является ничто иное, как целлюлоза. Вот древесина это на 70-80% - целлюлоза, а природная целлюлоза в ее наиболее чистом виде - это ничто иное, как просто хлопок. Вот хлопок, если с его волокна смыть небольшое количество восков, которые составляют один, может быть, два, максимум три процента по весу от всего хлопка, это ничто иное как природная целлюлоза, природный полисахарид.


Необходимо было изменить структуру волокна хлопка таким образом, чтобы молекулы поверхностно-активного вещества по-другому выстраивались на его поверхности. Обработав вату смесью азотной и серной кислот, на поверхность волокна стали «садиться» нитрогруппы. Этот процесс называется нитрованием. Результат превзошел все ожидания – эффективность деления нанотрубок была заметно улучшена. По словам Айрата Димиева, разработанный метод позволит создать технологию разделения углеродных нанотрубок для использования на производстве. Тогда уже можно будет говорить о создании новых функциональных материалов для электроники, фотоники и других сфер деятельности.