I ricercatori del Boston College hanno scoperto due fasi iniziali della crescita dei nanotubi di carbonio durante la deposizione da vapore chimico potenziata dal plasma, trovare un groviglio disordinato di crescita del tubo che alla fine cede a file ordinate di tubi nanoscopici, secondo un rapporto nell'ultima edizione della rivista Nanotecnologia .

Utilizzando un sottile strato di catalizzatore, Il professore di fisica Zhifeng Ren e il ricercatore Dr. Hengzhi Wang hanno scoperto due fasi precedentemente trascurate della crescita dei nanotubi di carbonio, riferiscono. Il metodo produce una prima fase in cui i tubi in erba appaiono impigliati casualmente, poi un secondo stadio di tubi parzialmente allineati, poi un terzo ed ultimo stadio di tubi in pieno allineamento, che è lo standard utilizzato dai ricercatori che producono nanotubi di carbonio da utilizzare in una vasta gamma di materiali e nella ricerca biomedica.

"Queste fasi di crescita sono controllate dallo spessore del catalizzatore in uso, " ha detto Wang. "Ogni fase, si scopre, ha il suo merito. Ogni fase ha il suo scopo".

Nella deposizione chimica da vapore potenziata al plasma, i nanotubi di carbonio sono cresciuti attraverso l'accumulo ripetuto di atomi di carbonio dalla decomposizione di gas su una particella di catalizzatore, che crea materiale di carbonio multistrato su un substrato. I ricercatori hanno cercato di creare file ordinatamente allineate di milioni di nanotubi di carbonio sui substrati.

"Non sapevamo perché stavamo vedendo queste configurazioni di nanotubi, " disse Ren, tra i pionieri nello sviluppo di nanotubi di carbonio allineati. "Questo è davvero il motivo per cui sei uno scienziato. Vedi un nuovo fenomeno e poi cerchi di capirlo."

Ren e Wang affermano che nel processo di raggiungimento della terza fase della crescita dei nanotubi, le due fasi precedenti della crescita sono state trascurate poiché ogni fase viene cancellata dalla successiva applicazione di plasma. Un ulteriore mascheramento di questi nanotubi di carbonio in fase iniziale è il fatto che non sono presenti quando viene utilizzato un catalizzatore spesso, secondo le loro scoperte.

I tubi del primo stadio, prodotto in zero a quattro minuti, sono descritti come un groviglio di nanotubi di carbonio casuali di grande e piccolo diametro. I tubi del secondo stadio, creato in quattro-dieci minuti, sono generalmente di diametro inferiore, ma più alto e solo parzialmente allineato.

Wang dice che mentre questi nanotubi non sono in ordine, righe ordinate, hanno il vantaggio di offrire una maggiore densità volumetrica e di creare una superficie maggiore, che potrebbe essere un importante sviluppo nell'uso dei nanotubi di carbonio nel trasferimento di calore nella gestione termica. Una potenziale applicazione potrebbe comportare l'applicazione di un sottile rivestimento di nanotubi di carbonio a un circuito integrato per dissipare il calore e raffreddare efficacemente il dispositivo.

Dopo dieci minuti di incisione al plasma, i nanotubi dello stadio iniziale sono stati lavati via e i tubi del terzo stadio iniziano ad emergere in alto, righe ordinate sul substrato. In questa fase, i tubi stessi sono schermati da "caschi" improvvisati di particelle di catalizzatore, che li proteggono efficacemente durante l'ultima parte del processo di crescita. Infine, anche questi ultimi frammenti di catalizzatore sono stati asportati.