Sistema di caratterizzazione per Nanotubi al Carbonio

NanoSpectralyzer, da Applied NanoFluorescence

Gli spettri di emissione di campioni di nanotubi nel vicino infrarosso rappresentano una vera e propria impronta digitale riguardo la natura del campione stesso. La spettrofluorimetria può dunque essere utilizzata per ottenere informazioni dettagliate circa la composizione di un campione bulk (polvere) che inevitabilmente contiene al suo interno un mix di diverse specie (n, m) di nanotubi.

L’Applied Nanofluorescence (ANF) ha sviluppato un particolare fluorimetro studiato specificatamente per l’analisi di nanotubi al carbonio a parete singola (SWCNT). Questo speciale fluorimetro combina un efficiente e compatto design con un sofisticato software in grado di acquisire ed interpretare i dati automaticamente. Ciò consente una facile e veloce identificazione e quantificazione delle diverse specie (n, m) di nanotubi semiconduttivi presenti nel campione.

Features
Caratterizzazione di SWCNT e MWCNT
Misura della fluorescenza di campioni di SWCNT
Assorbimento ottico e spettroscopia Raman per SWCNT e MWCNT

La fluorescenza nel vicino IR da SWCNT semiconduttivi fu scoperta da un gruppo di ricerca della Rice University (USA) nel 2001. Le ricerche condotte successivamente sempre alla Rice hanno permesso di decifrare il complesso pattern di picchi presenti negli spettri di emissione ed assorbimento dei campioni rendendo possibile l’assegnazione di ciascuna banda ad una specifica struttura del nanotubo. Tali diverse specie strutturali differiscono fra loro in termini di diametro del tubo e angolo chirale e vengono univocamente identificate con una coppia di numeri interi (n, m).

SWCNT di tipo metallico e nanotubi a parete multipla (MWCNT), a differenza dei SWCNT di tipo semiconduttivo, non presentano emissione di fluorescenza nel vicino IR. Ciononostante, anche queste tipologie di nanotubi possono essere caratterizzate attraverso i loro spettri di assorbimento e Raman.

Gli spettrofluorimetri tradizionali che si trovano in commercio non sono ottimizzati per la caratterizzazione di campioni di nanotubi in quanto non dispongono della necessaria sensibilità in quella specifica regione dello spettro e non sono dotati di un adeguato software per la corretta interpretazione dei dati. Essi inoltre non sono in grado di misurare gli spettro di assorbimento e Raman.

ANF ha colmato questo vuoto sviluppando una gamma di spettrofluorimetri (NS1, NS2 e NS3) dedicati specificamente alla caratterizzazione di campioni di nanotubi, in grado di analizzare automaticamente i dati sperimentali e fornire i risultati in maniera rapida ed organizzata.

Valutazione della qualità di dispersione di SWCNT

SWCNTs di tipo semiconduttivo dispersi in soluzione emettono fluorescenza nel vicino IR se sono privi di difetti, non hanno subito reazioni chimiche in superficie e sono individualmente dispersi e sospesi in soluzione (non aggregati). Una misura dell’intensità di fluorescenza può dunque rivelare informazioni circa la “qualità” del campione oltre che la sua concentrazione. Per poter eseguire una rapida valutazione di tale qualità il NanoSpectralyzer NS3 misura automaticamente l’emissività totale del campione (integrata sullo spettro) nel vicino IR per tre diverse lunghezze d’onda di eccitazione.

Determinazione della composizione (n, m) di campioni SWCNT

Campioni di SWCNT contengono quasi sempre diverse specie (n, m) e includono sia forme metalliche che semiconduttive. Le specie semiconduttive presenti in un campione possono essere identificate grazie ai loro spettri di assorbimento (nel visibile) e di fluorescenza (nell’IR) attraverso una complessa analisi incrociata dei vari picchi presenti negli spettri eseguita in maniera rapida ed automatica dal potente software di analisi-dati di cui è dotato il NanoSpectralyzer.

Caratterizzazione di MWCNT tramite l’analisi degli spettri Raman

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