表面活性物質でナノチューブを分散させる:顕微鏡統計機械分析
Nikhil Patel1, Sergei A Egorov
1Department of Chemistry, University of Virginia, Charlottesville, VA 22901, USA.
Journal of the American Chemical Society
|October 13, 2005
まとめ
この研究は,安定した炭素ナノチューブ分散が,カチオンの表面活性物質を使用して,重要なミセルの濃度以下で可能であることを示しています. 表面活性物質は,ナノチューブの表面にランダムに吸収され,ミセルを形成しません.
科学分野:
- 物理化学 物理化学
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
背景:
- 炭素ナノチューブ (CNT) は,多様な用途を持つ重要なナノ材料です.
- 水溶液中の安定したCNT分散を達成することは,集積による課題です.
- 表面活性物質の安定化は,CNTの集積を防ぐための一般的な方法である.
研究 の 目的:
- カーボンナノチューブ分散の安定化メカニズムを,カチオン表面活性物質を用いて理論的に調査する.
- 安定したCNT分散のための最適な表面活性物質濃度を決定する.
- CNT表面における表面活性物質の吸収行動を明らかにする.
主な方法:
- 密度関数理論 (DFT) を用いて,CNT間の平均力の潜在力を計算する.
- n-デシルトリメチラモニウム塩化物 (カチオンの表面活性物質) の水溶液中のCNTのシミュレーション.
- 表面活性物質の頭部と尾部セグメントの計算された密度プロフィールを分析する.
主要な成果:
- 安定したCNT分散は,表面活性物質の大量濃度が臨界ミセル濃度 (CMC) 以下の場合でも達成できます.
- 計算された密度プロファイルは,CNTの表面上の表面活性物質分子のランダムな吸収を明らかにします.
- この発見は,小角中性子散射 (SANS) 測定による実験観測と一致しています.
結論:
- 理論モデルは,安定したCNT分散の条件をうまく予測しています.
- 表面活性物質の吸収は非ミセラーであり,CNTの表面でランダムに発生します.
- この研究は,さまざまな用途のための安定したCNT製剤の設計のための理論的基礎を提供します.


