Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Researchers explore using nanotubes as minuscule metalworking tools

29.05.2006

Anzeige


An iron carbide nanowire is squeezed through the center of a multi-walled carbon nanotube. Credit: Johannes Gutenberg University/Banhart


The nanotube finally collapses, pinching off the nanowire. Credit: Johannes Gutenberg University/Banhart


’Science’ paper details potential as nanoscale extruders, cylinders, and jigs

Bombarding a carbon nanotube with electrons causes it to collapse with such incredible force that it can squeeze out even the hardest of materials, much like a tube of toothpaste, according to an international team of scientists. Reporting in the May 26 issue of the journal Science, the researchers suggest that carbon nanotubes can act as minuscule metalworking tools, offering the ability to process materials as in a nanoscale jig or extruder.

Engineers use a variety of tools to manipulate and process metals. For example, handy "jigs" control the motion of tools, and extruders push or draw materials through molds to create long objects of a fixed diameter. The newly reported findings suggest that nanotubes could perform similar functions at the scale of atoms and molecules, the researchers say.

The results also demonstrate the impressive strength of carbon nanotubes against internal pressure, which could make them ideal structures for nanoscale hydraulics and cylinders. In the experiments, nanotubes withstood pressures as high as 40 gigapascals, just an order of magnitude below the roughly 350 gigapascals of pressure at the center of the Earth.

"Researchers will need a wide range of tools to manipulate structures at the nanoscale, and this could be one of them," says Pulickel Ajayan, the Henry Burlage Professor of Materials Science and Engineering at Rensselaer and an author of the paper. "For the time being our work is focused at the level of basic research, but certainly this could be part of the nanotechnology tool set in the future."

The current paper is the latest result from Ajayan’s longtime collaboration with researchers at Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany; the Institute for Scientific and Technological Research (IPICyT) of San Luis Potosi, Mexico; and the University of Helsinki in Finland. Florian Banhart of the Institute of Physical Chemistry at Johannes Gutenberg University is the lead corresponding author of the May 26 Science paper.

Carbon nanotubes have been hailed as some of the lightest, strongest materials ever made, and they are beginning to find use in a wide variety of materials. Yet while many of their distinctive properties have been studied in detail, the strength of carbon nanotubes against large internal pressures has yet to be fully explored, according to the researchers.

The research builds on the team’s earlier findings detailing how bombarding electrons at carbon "onions" -- tiny, multilayered balls of carbon -- essentially knocks the carbon atoms out of their lattice.

Surface tension then causes the balls to contract with great force, which allows carbon onions to act as high-pressure cells for creating diamonds.

In the new report, the team discovered that the same thing happens with nanotubes, producing enough pressure to deform, extrude, and even break solid materials that are encapsulated within.

The researchers filled carbon nanotubes with nanowires made from two extremely hard materials: iron and iron carbide. When irradiated with an electron beam, the collapsing nanotubes squeezed the materials through the hollow core along the tube axis, as in an extrusion process. In one test, the diameter of iron carbide wire decreased from 9 nanometers to 2 nanometers as it moved through the tube, only to be pinched off when the nanotube finally collapsed.

These jigs could be perfect nanoscale laboratories to study the effects of deformation in nanostructures by observing them directly in an electron microscope, the authors suggest. An electron microscope from Johannes Gutenberg University was used for the experiment, which allowed the researchers to watch the extrusion process proceed in real-time at high resolution.

Nanotechnology at Rensselaer

In September 2001, the National Science Foundation selected Rensselaer as one of the six original sites for a new Nanoscale Science and Engineering Center (NSEC). As part of the U.S. National Nanotechnology Initiative, the program is housed within the Rensselaer Nanotechnology Center and forms a partnership between Rensselaer, the University of Illinois at Urbana-Champaign, and Los Alamos National Laboratory. The mission of Rensselaer’s Center for Directed Assembly of Nanostructures is to integrate research, education, and technology dissemination, and to serve as a national resource for fundamental knowledge in directed assembly of nanostructures. The five other original NSECs are located at Harvard University, Columbia University, Cornell University, Northwestern University, and Rice University.

About Rensselaer

Rensselaer Polytechnic Institute, founded in 1824, is the nation’s oldest technological university. The university offers bachelor’s, master’s, and doctoral degrees in engineering, the sciences, information technology, architecture, management, and the humanities and social sciences. Institute programs serve undergraduates, graduate students, and working professionals around the world. Rensselaer faculty are known for pre-eminence in research conducted in a wide range of fields, with particular emphasis in biotechnology, nanotechnology, information technology, and the media arts and technology. The Institute is well known for its success in the transfer of technology from the laboratory to the marketplace so that new discoveries and inventions benefit human life, protect the environment, and strengthen economic development.

Jason Gorss | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.rpi.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Machines based on paper and driven by air have been created by scientists at Harvard University in the USA
09.02.2012 | Wiley-VCH

nachricht Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber
08.02.2012 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler machen Eisen durchsichtig


Erstmals gezeigt, dass Atomkerne transparent werden

Einem Team von DESY-Wissenschaftlern um Dr. Ralf Röhlsberger gelang es an der hochbrillanten Synchrotronlichtquelle PETRA III, Atomkerne mit Hilfe von Röntgenlicht transparent zu machen. Sie entdeckten dabei gleichzeitig ein neues Prinzip, um einen optisch gesteuerten Schalter für Licht herzustellen, also Licht mit Licht zu beeinflussen, ein wichtiger Baustein auf dem ...

Im Focus: Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert


Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst

Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...

Im Focus: Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber


Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.

Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.

Das System ...

Im Focus: VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels


Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.

Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.

Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...

Im Focus: Automatisch Lücken im Funkspektrum erkennen


Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.

Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Kaltwasserkorallen als Anpassungskünstler?

09.02.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Wandel der Hochschulbildung in Deutschland und Professionalisierung

09.02.2012 | Studien Analysen

Ocean warming causes elephant seals to dive deeper

09.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

7. Mannheimer Arbeitsrechtstag am 14. März mit Experten aus Theorie und Praxis

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

International Forum on Terahertz Spectroscopy and Imaging

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Teams aus neun Ländern treffen sich an der Leibniz Universität zum 6th Hanover PreMoot

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp