Nanotubi di carbonio - lunghi, cilindri cavi di carbonio miliardesimi di metro di diametro - hanno molti potenziali usi nella nanotecnologia, ottica, elettronica, e molti altri campi. Le proprietà esatte dei nanotubi dipendono dalla loro struttura, e gli scienziati hanno ancora poco controllo su quella struttura, che è determinato durante la formazione iniziale - o la crescita - dei nanotubi. Infatti, afferma l'ingegnere chimico e scienziato dei materiali Eray Aydil dell'Università del Minnesota, "non sappiamo con precisione come crescono i nanotubi".

In un articolo sull'American Institute of Physics' Journal of Applied Physics, Aydil, professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali e la cattedra Ronald L. e Janet A. Christenson in energie rinnovabili, e i suoi colleghi hanno gettato nuova luce sul processo. In particolare, i ricercatori hanno esaminato l'influenza del gas idrogeno.

"I nanotubi di carbonio crescono da una particella di catalizzatore metallico immersa in un gas come il metano, "Spiega Aydil. "A volte viene aggiunto anche gas idrogeno e si è scoperto che un po' di idrogeno aiuta a far crescere nanotubi di carbonio con belle pareti diritte e con pochi difetti. Però, troppa aggiunta di idrogeno dà fibre con pareti spesse, al posto dei nanotubi, o nessuna crescita".

Per capire perché, Aydil e colleghi hanno utilizzato la microscopia elettronica a trasmissione e altri metodi per visualizzare e caratterizzare sistematicamente gli effetti delle crescenti concentrazioni di idrogeno. "Si scopre che i catalizzatori metallici di ferro si trasformano in carburo di ferro reagendo con il carbonio nel metano. Il carburo di ferro è un materiale duro che non si deforma facilmente, e i nanotubi di carbonio cresciuti da tali catalizzatori tendono ad avere belle pareti diritte, " lui dice.

L'aggiunta di più idrogeno alla miscela fa sì che il carburo di ferro si trasformi in ferro, che è più malleabile e duttile, e "si deforma in forme che danno origine a strutture più simili a fibre piuttosto che a nanotubi di carbonio cavi, " dice. A concentrazioni più elevate, l'idrogeno incide i nanotubi di carbonio che formano, "e la crescita si ferma del tutto. È l'interazione dell'idrogeno con i catalizzatori e il suo effetto sulla struttura del catalizzatore che controlla la struttura dei nanotubi di carbonio".