Síntesis por radiación con microondas de nanotubos de carbono

Synthesis of carbon nanotubes by microwave radiation

Aunque en la actualidad se cuenta con una gran variedad de métodos y técnicas para la síntesis y funcionalización de nanotubos de carbono, aún se hace necesario explorar otras alternativas que permitan mejorar aspectos tales como el calentamiento selectivo y homogéneo de las muestras y la reducción de los tiempos para completar los procesos requeridos. Con radiación por microondas se abre una importante opción para dar cuenta de estos requerimientos, además de proyectarse como un método para la producción de nanotubos de carbono alineados y en multicapas que pueden resultar valiosos para investigación, específicamente en el diseño de biosensores, sistemas de purificación, nanosistemas de emisión catódica, electrodos catalíticos para celdas de combustible, etc. En este trabajo se realiza una revisión del uso de radiación por microondas para la producción y funcionalización de nanotubos de carbono y se reporta la síntesis de nanotubos de carbono por microondas con el uso de nitrato de plata como catalizador.

INTRODUCCIÓN

Las nanoestructuras de carbono, entre las que se destacan los nanotubos y fullerenos se sintetizan por diversos métodos, de los cuales, la producción por ablación láser (Kroto et al., 1985; Guo et al., 1995; Moravsky et al., 2005), descarga de arco (Ebbesen et al., 1992; Ebbesen et al., 1993; Harris, 1999; Ando et al., 2000; Busnaina, 2007) y deposición química por vapor (Charlier et al., 2001; Cheung et al., 2002; Min et al., 2005; Meyyappan, 2005) resultan ser los más importantes. Debido a las altas temperaturas en el proceso de crecimiento, los nanotubos de carbono producidos por ablación láser y descarga de arco presentan menor cantidad de defectos estructurales si se comparan con otros métodos existentes. Aunque se hace posible mejorar la calidad de los nanotubos de carbono sintetizados por métodos en los que la temperatura de operación esté por debajo de los 2000K, algunas de sus propiedades físicas no logran superar las obtenidas por descarga de arco y ablación, específicamente en nanotubos de carbono de pared múltiple (Moravsky et al., 2005). En nanotubos de carbono de pared simple, la limitada existencia de defectos resulta independiente del método de producción, condición que ha favorecido la búsqueda de caminos alternativos que permitan investigar la distribución de longitudes, quiralidad y facilidades en la tarea de purificación, aspectos que aún se evalúan en función del método de producción. Se reconoce en la comunidad científica la necesidad de mantener e incrementar estudios teóricos y experimentales orientados en esta dirección. La tabla 1 muestra las ventajas, desventajas, calidad y tamaño de los nanotubos de carbono sintetizados por los tres métodos mencionados.

El empleo de microondas para síntesis de nanotubos de carbono en donde la energía suministrada por el campo electromagnético de la onda es entregada al material a través de interacciones de tipo molecular, ofrece un amplio número de ventajas entre las que se destacan: un calentamiento selectivo, uniforme y volumétrico, además de la gran rapidez con la cual se hace posible suministrar la energía térmica (Hill y Marchant, 1996).