Voor het eerst is er een manier om het oppervlak van boornitridenanobuisjes te garneren met alkylgroepen. Dat zou ze een stuk breder inzetbaar moeten maken, schrijven Angel Martí en collega’s van Rice University (VS) in ACS Applied Nano Materials.

Die boornitridebuisjes lijken qua structuur op koolstofnanobuisjes waarin de koolstofatomem om en om zijn vervangen door boor en stikstof. Het grote verschil is dat ze geen elektriciteit geleiden, terwijl koolstofbuisjes dat juist wel doen.

Een ander groot verschil is (helaas) dat je koolstofbuisjes vrij gemakkelijk chemisch kunt modificeren, terwijl boornitride daar veel te inert voor is.

Het is Martí nu toch gelukt dankzij de Billups-Birchreactie, een door Rice-emeritus Ed Billups ontwikkelde variatie op de Birch-reductie uit 1944. Het komt er op neer dat je je nanobuisjes bij -70 °C blootstelt aan vloeibare ammoniak met een vleugje lithium. Onder deze condities staat het lithium elektronen af aan de nanobuisjes, die daardoor een negatieve lading krijgen; het eerste gevolg is dat ze elkaar gaan afstoten in plaats dat ze klonteren.

Voeg je vervolgens gehalogeneerde koolwaterstofketens toe, in dit geval 1-broomdodecaan (C₁₂H₂₅Br), dan zullen die geleidelijk het halogeen verruilen voor het eveneens negatief geladen nanobuisjesoppervlak. Na verdamping van de ammoniak hou je ongeladen maar gefunctionaliseerde buisjes over, plus een hoeveelheid lithiumbromide.

Het effect van die alkylgroepen is dat ze de buisjes extreem hydrofoob maken. Dispergeren in water lukt absoluut niet meer. In hydrofobe oplosmiddelen kun je er wél mee werken, wat voor bepaalde toepassingen handig kan zijn. Ook zijn de koolwaterstofketens een nuttig beginpunt voor verdere chemische modificatie.

Het proces terugdraaien kan ook. Boornitride verdraagt veel hogere temperaturen dan koolstof, dus je kunt de toevoegingen er gewoon afbranden bij 600 °C waarbij je je oorspronkelijke buisjes overhoudt.

bron: Rice University