Найден способ точно контролировать рост нанотрубок

 


Специалисты из Научно-исследовательского института компании Honda, Университета Пердью и Луисвиллского университета (все — США) научились настраивать параметры процесса выращивания нанотрубок таким образом, чтобы подавляющее большинство полученных структур обладало либо металлическими, либо полупроводящими свойствами.

Как известно, параметры однослойных нанотрубок во многом определяются тем, каким именно образом «сворачиваются» в ходе их формирования углеродные плоскости. Процесс выращивания нанотрубок проходит в вакуумной камере: расположенные внутри нее на подложке частицы железа нагревают приблизительно до 800 градусов Цельсия и пускают газ — метан. Со временем железо оказывается перенасыщено углеродом, высвобожденным из газа, и начинается формирование нанотрубок.

Авторы обнаружили, что незначительное модифицирование этой методики (перед началом синтеза в камеру нагнетались пары воды и гелий или аргон) позволяет получать наноструктуры с заданными проводящими свойствами. В экспериментах было продемонстрировано контролируемое изменение доли нанотрубок, которые обнаруживают металлические свойства, от 33 до 91 процента. «Такого уровня контроля ранее никто не достигал», — заявляет участник исследования Аветик Арутюнян.

Для того чтобы объяснить эти результаты, ученые зафиксировали процесс синтеза с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Как оказалось, свойства нанотрубок сильно зависят от характеристик наночастиц-катализаторов: при использовании гелия последние принимают своеобразную форму с четкими гранями, а в атмосфере аргона грани «стираются», и размер частиц железа изменяется. Роль воды осталась невыясненной; по предположению авторов, она каким-то образом способствует формированию граней.

Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Science.

Подготовлено по материалам Университета Пердью.

Источник: Компьюлента