Ученые разработали новый способ отделять друг от друга различные типы нанотрубок. При помощи ДНК они смогли разделить нанотрубки по их хиральности, которая напрямую связана с электропроводностью трубок. О работе физиков из компании Dupont пишет портал Physics World.
Ученые работали с однослойными углеродными нанотрубками - цилиндрическими структурами диаметром от одного до десяти нанометров. Их стенки образованы одним слоем атомов углерода, которые организованы в гексагональные ячейки. Ячейки могут быть различным образом ориентированы относительно продольной оси нанотрубки. Этот параметр получил название хиральности.
Нанотрубки диаметром около одного нанометра имеют 25 различных хиральностей. Электропроводящие свойства нанотрубок с различными типами хиральностей варьируются от полупроводниковых до электропроводности, характерной для металлов. Существующие методы получения нанотрубок не позволяют отдельно синтезировать нанотрубки с той или иной хиральностью. На выходе ученые всегда имеют смесь.
Для практического использования нанотрубок и для их детального изучения исследователям необходимо отделять различные типы нанотрубок друг от друга. На данный момент эффективного и дешевого метода сделать это не существует.
Авторы новой работы разработали технологию разделения смеси нанотрубок, в которой задействованы молекулы ДНК. Отрезки ДНК с определенными последовательностями нуклеотидов преимущественно взаимодействуют с нанотрубками той или иной хиральности, "обвивая" их снаружи. Полученные гибриды можно отделить друг от друга методом жидкостной хроматографии. Его суть заключается в следующем: смесь соединений пропускают через колонку, заполненную, например, полимерными шариками. Каждое соединение взаимодействует с шариками с разной эффективностью. В итоге соединения проходят сквозь колонку с различной скоростью, и ученым остается только собрать фракции, содержащие то или иное вещество.
В данном случае ученые использовали шарики, по-разному взаимодействующие с разными последовательностями ДНК. Чистота фракций гибридов ДНК-нанотрубки для разных типов хиральностей составила от 70 до 90 процентов. Удалив покрывающие нанотрубки последовательности ДНК, ученые получили отдельные типы нанотрубок.
Авторы признают, что пока разработанная ими технология является слишком затратной для массового внедрения. Однако в перспективе, когда технологии синтеза ДНК станут более дешевыми, возможно ее широкое применение.
Нанотрубки были впервые получены совсем недавно. В настоящее время существует несколько способов их синтеза, однако все они имеют различные недостатки. Недавно появилась работа, авторы которой предложили "растить" нанотрубки на алмазах. Такая технология позволяет получать большее количество нанотрубок, чем другие методы.