Een metaalatoom kan van binnenuit een gat in een koolstofnanobuisje branden. Die buisjes zijn dus van binnen chemisch lang niet zo inert als gedacht. Dat opent interessante mogelijkheden, schrijven Andrei Khlobystov en collega’s (University of Nottingham) in Nature Chemistry.

Tot nu toe ging eigenlijk iedereen er van uit dat koolstofbuisjes aan de buitenkant heel reactief zijn, maar aan de binnenkant juist totaal niet. Die reactiviteit heeft namelijk te maken met de manier waarop het oppervlak is gekromd. Vandaar dat al verschillende keren is voorgesteld om nanobuisjes te gebruiken als nanoreageerbuisjes waarin je de interactie van allerlei moleculen kunt bestuderen zonder dat het buisje daar zelf aan meedoet.

Khlobystov laat nu zien dat zo’n reageerbuisje wel degelijk kapot kan. Hij gebruikte er reniumatomen voor, maar vermoedelijk lukt het met elk overgangsmetaal dat katalytisch actief is.

Naast die Re-atomen zijn nog twee ingrediënten nodig: C₆₀-koolstofnanobolletjes (‘buckyballs’) en een elektronenmicroscoop. Die laatste pompt via zijn elektronenstraal de benodigde energie in het proces, en zorgt tevens dat je kunt ‘zien’ wat er vervolgens gebeurt.

Om te beginnen stellen de elektronen (80 keV is voldoende) een Re-atoom in staat om twee koolstofatomen aan zo’n buckyball te onttrekken. Het resulterende ReC2-complex gaat binnen tegen de buiswand zitten en trekt die danig uit zijn verband. Gevolg is dat sommige C-C bindingen voldoende worden verzwakt om het onder invloed van de elektronenstraal te begeven

Zo ontstaat dus een gat in de buiswand, omgeven met uit hun verband gerukte bindingsplaatsen. Aan die rafels kunnen zich weer andere C-atomen hechten, waarschijnlijk in de vorm van C2-biradicalen die door het renium zijn achtergelaten. Die dichten uiteindelijk het gat wel weer, maar niet op een echt nette manier. Er blijft een prominent naar buiten stekende ‘pukkel’ op de buiswand achter, door de auteurs aangeduid als ‘nanobud’.

Wat je met zulke gepukkelde buisjes allemaal voor leuks kan doen, moeten de auteurs nog uitproberen.

bron: University of Nottingham