Благодаря новой методике осаждения удалось создать углеродные нанотрубки исключительной длины, достигающей 14 сантиметров.
Углеродные нанотрубки (CNT) состоят из одного или нескольких слоев графена. Этот материал демонстрирует огромный потенциал и находит применение в различных отраслях, включая промышленность, строительство и машиностроение. CNT отличаются высокой прочностью и малой массой, демонстрируют полезные оптические и электрические свойства. Однако их синтез — сложная задача, особенно если речь идет о получении нанотрубок большой длины.
Рекордно длинные CNT были получены китайскими физиками еще в 2013 году, достигая целого полуметра. Однако такая технология дает лишь отдельные нанотрубки, а вовсе не «лес» выстроенных вертикально CNT. Подобную структуру до сих пор удавалось вырастить лишь до высоты порядка пары сантиметров, но вот новый метод, найденный учеными японского Университета Васэда, обещает увеличить этот показатель в несколько раз. В статье, опубликованной в журнале Carbon, согласно полученным данным, «лес» из углеродных нанотрубок достиг высоты 14 сантиметров.
Лес нанотрубок чаще всего выращивают на кремниевой подложке, используя катализатор, состоящий из железа, покрытого слоем оксида алюминия. Углерод осаждается из газовой фазы при определенных условиях. Однако в ходе этого процесса катализатор быстро теряет свои свойства, что и является причиной ограничения высоты получаемых нанотрубок. В связи с этим Хисаси Сугимэ (Hisashi Sugime) и его команда разработали метод продления срока службы катализатора посредством добавления слоя гадолиния.
Небольшие добавки железа и алюминия (в концентрации долей на миллион) также добавляли в газ, используемый для осаждения. Это позволило поддерживать работоспособность катализатора в течение до 26 часов – периода, за который в лаборатории был выращен рекордный по высоте «лес» из углеродных нанотрубок длиной 14 сантиметров. Полученные нанотрубки продемонстрировали чистоту и структурную целостность, сопоставимые с теми, что синтезируются при использовании стандартных методов.