Forskere opdager to tidlige stadier af carbon nanorørvækst

Boston College-forskere har opdaget to tidlige faser af carbon nanorørvækst under plasma-forstærket kemisk dampaflejring, at finde et uordentligt virvar af rørvækst, der i sidste ende giver efter for ordnede rækker af de nanoskopiske rør, ifølge en rapport i den seneste udgave af tidsskriftet Nanoteknologi .

Ved at bruge et tyndt lag katalysator, Professor i fysik Zhifeng Ren og forsker Dr. Hengzhi Wang opdagede to tidligere overset faser af vækst af kulnanorør, de rapporterer. Metoden giver et første trin, hvor spirende rør ser tilfældigt sammenfiltrede ud, derefter en anden fase af delvist justerede rør, derefter en tredje og sidste fase af rørene i fuld justering, som er standarden, der bruges af forskere, der producerer kulnanorør til brug i en række materialer og biomedicinsk forskning.

"Disse vækstfaser styres af tykkelsen af ​​katalysatoren i brug, "sagde Wang." Hver etape, det viser sig, har sin egen fortjeneste. Hver etape har sit eget formål. "

Ved plasma -forstærket kemisk dampaflejring, kulstofnanorør dyrkes gennem den gentagne ophobning af carbonatomer fra nedbrydning af gasser på en katalysatorpartikel, som skaber flerlags kulstofmateriale på et substrat. Forskere har søgt at skabe pænt tilpassede rækker af millioner af carbon nanorør på substraterne.

"Vi vidste ikke, hvorfor vi så disse nanorørskonfigurationer, "sagde Ren, blandt pionererne i udviklingen af ​​justerede carbon nanorør. "Det er virkelig derfor, du er en videnskabsmand. Du ser et nyt fænomen, og så forsøger du at forstå det."

Ren og Wang siger, at i processen med at opnå den tredje fase af nanorørvækst, de to tidligere faser af vækst er blevet overset, da hvert trin er ætset væk ved den næste anvendelse af plasma. Yderligere maskering af disse carbon-nanorør på et tidligt stadium er det faktum, at de ikke er til stede, når der bruges en tyk katalysator, ifølge deres fund.

De første trin rør, produceret på nul til fire minutter, beskrives som et virvar af tilfældige carbon -nanorør med stor og lille diameter. Den anden etape rør, skabt på fire til ti minutter, er generelt mindre i diameter, men højere og kun delvist justeret.

Wang siger, at selvom disse nanorør ikke er pæne, ordnede rækker, de har den fordel, at de tilbyder en større volumetrisk tæthed og skaber et større overfladeareal, hvilket kunne være en vigtig udvikling i brugen af ​​carbon nanorør i varmeoverførsel i termisk styring. En potentiel anvendelse kan omfatte anvendelse af en tynd belægning af carbon nanorør til et integreret kredsløb for at trække varme væk og effektivt afkøle enheden.

Efter ti minutters plasmaetsning, nanorørene i det tidlige stadie er blevet vasket væk, og de tredje etapes rør begynder at dukke op i høje, bestilte rækker på underlaget. På dette tidspunkt, selve rørene er afskærmet med provisoriske "hjelme" af katalysatorpartikler, som effektivt beskytter dem under den sidste del af vækstprocessen. Til sidst, disse sidste stykker katalysator er også ætset væk.