Используя углеродные нанотрубки в качестве пробирок, ученые из Австрии, Германии и Японии попытались провести эксперименты в области нанохимии. Нанотехнологии могут в будущем позволить манипулирование отдельными атомами, но до этого исследователи должны освоить нанохимию и механохимию, без которых управляемые взаимодействия молекул и атомов просто невозможны.

Благодаря своим небольшим размерам нанотрубки могут достаточно хорошо изолировать отдельные молекулы для проведения нанохимических реакций. Как следствие – ученые узнали больше о электронных свойствах углеродных нанотрубок.

Для этого исследователям пришлось допировать нанотрубки церием. «Модифицированные нанотрубки в качестве пробирок помогли нам исследовать не только нанохимические процессы, но и наблюдать фундаментальный физический феномен – изменение их электронных свойств от полупроводниковых до металлических», – говорит руководитель работ Хайтетсу Шиозава (Hidetsugu Shiozawa) из университета Саррея (University of Surrey).

Рис. 1. Нанотрубка с цериевым допированием

Первоначально ученые поместили нанотрубки и органометаллические соединения церия в жаростойкую трубку (Pyrex tube), где нагрели их до температуры около 200°C. После этого микроскопия показала наличие отдельных молекул церия внутри нанотрубок. Дальнейший обжиг до температуры 1000° в вакууме привел к образованию двухслойных нанотрубок, содержащих церий (Ce@DWCNT). Трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ) точно показала наличие внутри обычной углеродной нанотрубки второго слоя цериевых ионов.

Как показала дальнейшая резонансная фотоэмиссионная спектроскопия, нанотрубки обзавелись «металлическими свойствами». Это произошло из-за увеличения электронной плотности, вызванной цериевым допированием.

«Нанопробирки будут замечательным инструментом для исследования химических процессов – их электронная чувствительность из-за допирования крайне высока, поэтому мы будем точно знать о процессах, протекающих внутри них», – комментирует Шиозава.

В следующих экспериментах ученые планируют собрать побольше информации о нанохимических реакциях, поместив ряд молекул в нанотрубки-пробирки.

Свидиненко Юрий