Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Как растут нанотрубки

01.06.2015 Hi-tech

Как мы знаем, самый эффективный и обширно распространенный метод синтеза углеродных нанотрубок (УНТ) основан на химическом осаждении паров (CVD), при котором рост УНТ происходит в следствии термокаталитического разложения углеродосодержащих соединений в присутствии наночастиц железного катализатора, нагретых до температуры порядка 1000 К. Но до сих пор не существует единого мнения по вопросу о механизме роста УНТ.

В соответствии с одной из концепций («базисный» механизм), нанотрубка, одним своим финишем прикрепленная к подложке, отрастает за счет процессов, происходящих вблизи ее основания в присутствии наночастицы катализатора. По второй догадке («вершинный» механизм) нанотрубка растет в следствии присоединения атомов углерода к ее вершине, так что частица катализатора в ходе роста находится на вершине УНТ. Обе догадки подкреплены соответствующими экспериментальными данными, но до сих пор не светло, при каких конкретно условиях реализуется тот либо другой механизм роста УНТ.

Некоей ясности в этом вопросе удалось достигнуть сравнительно не так давно группе исследователей из Нанта и университетов Парижа, каковые поняли, что преобладание того либо иного механизма роста УНТ зависит от их диаметра.Как растут нанотрубки Нанотрубки синтезировали способом плазменного CVD в камере электронного циклотронного резонанса. В качестве катализатора применяли пленки Co, Ni либо Fe (толщиной 1 либо8 нм), напыленные на подложку Si покрытую слоем SiO2 толщиной 500 нм способом осаждения паров.

В следствии вакуумного отжига пленок при Т = 700оС на подложке образовывались островки металла нанометровых размеров, каковые являлись катализатором роста УНТ. Наряду с этим при узких пленок (1 нм) характерный размер частиц составлял около 5 нм, тогда как отжиг толстых пленок ( 8 нм) приводил к образованию частиц с размерами в диапазоне от 5 до 100 нм.

Однослойные и многослойные УНТ выращивали в плазме, содержащей ацетилен, аммиак и водорода в соотношении 1:4:23 при температуре 700оС, полном давлении газа 2,5х10-3 Торр и подводимой к плазме СВЧ мощности 250 Вт. Полученные образцы нанотрубок изучили посредством сканирующего и просвечивающего электронных микроскопов.

Эти изучения продемонстрировали, что, независимо от типа применяемого катализатора, диаметр синтезируемых УНТ определяется толщиной каталитического слоя. Так, при применении толстого (8 нм) слоя катализатора образуются многослойные УНТ диаметром более 15 нм. На вершинах этих нанотрубок присутствуют частицы железного катализатора, что показывает на вершинный механизм роста таких УНТ.

Применение узкого каталитического слоя ведет к образованию однослойных или узких многослойных УНТ диаметром менее 5 нм. На вершинах этих УНТ не наблюдаются частицы катализатора, что показывает на базисный механизм их образования. Тем самым оказывается, что механизм роста УНТ значительно зависит от их диаметра, и при трансформации диаметра нанотрубок от нескольких нм до нескольких десятков нм происходит изменение механизма от базисного к вершинному.

А. Елецкий

  • 1. A. Gohiera et al., Carbon 46, 1331 (2008)

Случайные записи:

КАК РАСТУТ ЭКЗОТИЧЕСКИЕ ФРУКТЫ, ОВОЩИ И СПЕЦИИ


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,