Onderzoekers van Boston College hebben twee vroege stadia van de groei van koolstofnanobuisjes ontdekt tijdens plasmaversterkte chemische dampafzetting, het vinden van een wanordelijke wirwar van buisgroei die uiteindelijk leidt tot ordelijke rijen van de nanoscopische buizen, volgens een rapport in de laatste editie van het tijdschrift Nanotechnologie .

Door een dunne laag katalysator te gebruiken, Professor in de natuurkunde Zhifeng Ren en onderzoeker Dr. Hengzhi Wang ontdekten twee eerder over het hoofd geziene stadia van de groei van koolstofnanobuisjes, zij melden. De methode levert een eerste fase op waarin ontluikende buizen willekeurig verstrengeld lijken, dan een tweede fase van gedeeltelijk uitgelijnde buizen, dan een derde en laatste fase van buizen in volledige uitlijning, dat is de standaard die wordt gebruikt door onderzoekers die koolstofnanobuisjes produceren voor gebruik in een reeks materialen en biomedisch onderzoek.

"Deze groeifasen worden bepaald door de dikte van de gebruikte katalysator, " zei Wang. "Elke fase, het blijkt, heeft zijn eigen verdienste. Elke fase heeft zijn eigen doel."

In plasma versterkte chemische dampafzetting, koolstofnanobuisjes worden gekweekt door de herhaalde accumulatie van koolstofatomen door de ontleding van gassen op een katalysatordeeltje, die meerlagig koolstofmateriaal op een substraat creëert. Onderzoekers hebben getracht netjes uitgelijnde rijen van miljoenen koolstofnanobuisjes op de substraten te creëren.

"We wisten niet waarom we deze nanobuisconfiguraties zagen, " zei Rens, een van de pioniers in de ontwikkeling van uitgelijnde koolstofnanobuisjes. "Dit is echt waarom je een wetenschapper bent. Je ziet een nieuw fenomeen en dan probeer je het te begrijpen."

Ren en Wang zeggen dat in het proces van het bereiken van de derde fase van nanobuisgroei, de twee eerdere groeifasen zijn over het hoofd gezien omdat elke fase wordt weggeëtst door de volgende toediening van plasma. Verdere maskering van deze koolstofnanobuisjes in een vroeg stadium is het feit dat ze niet aanwezig zijn wanneer een dikke katalysator wordt gebruikt, volgens hun bevindingen.

De eerste trap buizen, geproduceerd in nul tot vier minuten, worden beschreven als een kluwen van willekeurige koolstofnanobuizen met grote en kleine diameter. De buizen van de tweede trap, gemaakt in vier tot tien minuten, zijn over het algemeen kleiner in diameter, maar groter en slechts gedeeltelijk uitgelijnd.

Wang zegt dat hoewel deze nanobuisjes niet netjes zijn, ordelijke rijen, ze hebben het voordeel dat ze een grotere volumetrische dichtheid bieden en een groter oppervlak creëren, wat een belangrijke ontwikkeling zou kunnen zijn in het gebruik van koolstofnanobuisjes bij warmteoverdracht in thermisch beheer. Een mogelijke toepassing zou kunnen zijn het aanbrengen van een dunne coating van koolstofnanobuisjes op een geïntegreerd circuit om warmte af te voeren en het apparaat efficiënt te koelen.

Na tien minuten plasma-etsen, de nanobuisjes van het vroege stadium zijn weggespoeld en de buizen van het derde stadium beginnen in hoge, geordende rijen op het substraat. In dit stadium, de buizen zelf worden afgeschermd door geïmproviseerde "helmen" van katalysatordeeltjes, die hen effectief beschermen tijdens het laatste deel van het groeiproces. Eventueel, deze laatste stukjes katalysator worden ook weggeëtst.