Forskere tager de første billeder af baby nanorør

Envæggede carbon nanorør er fyldt med ønskelige egenskaber. I særdeleshed, evnen til at lede elektricitet ved høje hastigheder gør dem attraktive til brug som nanoskala transistorer. Men denne og andre egenskaber er i høj grad afhængige af deres struktur, og deres struktur bestemmes, når nanorøret lige er begyndt at danne sig.

I et skridt mod at forstå de faktorer, der påvirker, hvordan nanorør dannes, forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST), University of Maryland, og Texas A&M er lykkedes med at filme dem, når de kun er få atomer gamle. Disse "babybilleder" af nanorør giver afgørende indsigt i, hvordan de spirer og vokser, muligvis åbne vejen for forskere at skabe dem i massevis med bare de egenskaber, de ønsker. Resultaterne blev offentliggjort online i Nano bogstaver .

For bedre at forstå, hvordan carbon nanorør vokser, og hvordan man dyrker dem, du ønsker, du skal forstå begyndelsen på vækstprocessen, kaldes kimdannelse. At gøre det, du skal være i stand til at forestille nukleationsprocessen, mens den sker. Imidlertid, dette er ikke let, fordi det involverer et lille antal hurtigt atomer, hvilket betyder, at du skal tage billeder i meget høj opløsning meget hurtigt.

Fordi hurtigt, kameraer i høj opløsning er dyre, NIST -forskere bremsede i stedet vækstraten ved at sænke trykket inde i deres instrument, et miljøscannende transmissionselektronmikroskop. Inde i mikroskopets kammer, under høj varme og lavt tryk, holdet så på, hvordan carbonatomer genereret af acetylen regnede ned på 1,2-nanometer bits koboltcarbid, hvor de vedhæftede formet til grafen, omgav nanopartiklen, og begyndte at vokse til nanorør.

"Vores observationer viste, at carbonatomerne kun er knyttet til de rene metalfacetter af koboltkarbid -nanopartiklen, og ikke de facetter sammenflettet med carbonatomer, "siger NIST -kemiker Renu Sharma, der ledede forskningsindsatsen. "Det spirende rør voksede derefter over kobolt-carbon facetterne, indtil det fandt en anden ren metaloverflade at fastgøre til, danner en lukket hætte. Kulstofatomer blev ved med at fastgøre ved koboltfacetterne, skubbe det tidligere dannede grafen mod hætten i en slags kulstofsamlingslinje og forlænge røret. Hele denne proces tog kun et par sekunder. "

Ifølge Sharma, kulstofatomerne opsøger de mest energisk gunstige konfigurationer, da de danner grafen på koboltcarbid -nanopartiklens overflade. Mens grafen har en hovedsagelig sekskantet, honeycomb-type struktur, nanopartiklens geometri tvinger kulstofatomerne til at indrette sig i femkantede former inden i det ellers bikagegitter. Vigtigt, disse femkantede uregelmæssigheder i grafens struktur er det, der tillader grafen at krumme og blive et nanorør.

Fordi nanopartiklernes facetter også ser ud til at spille en afgørende rolle for nanorørets diameter og kiralitet, eller vridningsretning, gruppens næste trin vil være at måle chiraliteten af ​​nanorørene, når de vokser. Gruppen planlægger også at bruge metal nanopartikler med forskellige facetter til at studere deres klæbende egenskaber for at se, hvordan de påvirker rørenes chiralitet og diameter.