Из-за их исключительных механических, электрических и тепловых свойств, CNTs считают превосходной альтернативой кремнию для микроэлектроники следующего поколения. Однако, так как электронные свойства CNT – иждивенец структуры, находя, что надежный способ синтезировать CNTs с той же самой структурой, а не соединение различных типов, сохранял ученых озадаченными в течение прошлых 20 лет.
CNTs напоминают листы графена, свернутого, чтобы сформировать крошечные трубы, на в 100,000 раз более тонкие, чем человеческие волосы. В действительности, однако, никакое вращение не вовлечено в процесс синтеза, и CNTs обычно растут от поверхностей крошечных металлических частиц, названных катализаторами, через каталитическое химическое смещение пара. Вне того, чтобы быть поддерживающей структурой катализатор анализирует молекулы углеводорода в атомы углерода, которые формируют углеродные нанотрубки, и облегчает вставку атомов углерода в растущий цилиндр.
В 2014 Звон и его сотрудники обнаружили, что использование твердых металлических катализаторов сплава, таких как W6Co7, может привести к синтезу CNTs с определенными структурами. В их новой статье они расширили это знание гораздо дальше.
Как в игре линкора, где положение лодок определено двумя числами, структура CNTs определена парой индексов. Ученые IBS нашли, что они могли вырастить оба проведения (12, 6) и полупроводниковый (8, 4) CNTs с очень высокой селективностью. Эти структуры высоко желаемы для возможных применений в устройствах транзистора.Рассматривая симметрию катализаторов, кинетику роста CNT и размер частиц катализатора, исследователи могли настроить производство CNTs к одному преобладающему типу.
Используя вольфрамовый карбид (туалет) в качестве катализатора, (8, 4) CNTs, как находят, растут предпочтительно, в то время как, если карбид молибдена (Mo2C) использовался, (12, 6) структура преобладала. «Определенный катализатор может произвести определенную группу CNTs, поскольку они разделяют ту же самую симметрию», объясняет профессор Динг. Кроме того, CNTs растут параллельно на основании и поэтому могут использоваться для приложений устройства непосредственно.
(8, 4) чистота CNT достигла 80-90%, который является среди самого высокого, которое когда-либо достигалось экспериментально. «Теоретические вычисления демонстрируют, что селективность могла быть больше, чем 99,9%, указав, что есть все еще большой объем для улучшения», объясняет профессор Динг. После производства полупроводникового (8, 4) множества CNTs впервые, команда стремится понимать и управлять формированием всех типов углеродных нанотрубок и улучшать селективность в будущем.