I ricercatori di Skoltech hanno studiato la procedura per la consegna del catalizzatore utilizzata nel metodo più comune di produzione di nanotubi di carbonio, deposizione chimica da vapore (CVD), offrendo quello che chiamano un modo "semplice ed elegante" per aumentare la produttività e aprire la strada a una tecnologia basata sui nanotubi più economica e accessibile. Il documento è stato pubblicato nel Giornale di ingegneria chimica .

Nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT), minuscoli fogli arrotolati di grafene dello spessore di un solo atomo, mantenere grandi promesse quando si tratta di applicazioni nella scienza dei materiali e nell'elettronica. Questo è il motivo per cui così tanti sforzi sono concentrati sul perfezionamento della sintesi degli SWCNT; da metodi fisici, come l'utilizzo di raggi laser per l'ablazione di un bersaglio di grafite, fino all'approccio CVD più comune, quando le particelle di catalizzatore metallico vengono utilizzate per "spogliare" un gas contenente carbonio del suo carbonio e far crescere i nanotubi su queste particelle.

"La strada dalle materie prime ai nanotubi di carbonio richiede un sottile equilibrio tra decine di parametri del reattore. La formazione dei nanotubi di carbonio è un processo delicato e complesso che è stato studiato a lungo, ma conserva ancora molti segreti, " spiega Albert Nasibulin, professore a Skoltech e professore a contratto presso il Dipartimento di Chimica e Scienza dei Materiali, Scuola di ingegneria chimica dell'Università Aalto.

Vari modi per migliorare l'attivazione del catalizzatore, per produrre più SWCNT con le proprietà richieste, sono già stati suggeriti. Nasibulin e i suoi colleghi si sono concentrati sulla procedura di iniezione, vale a dire su come distribuire il vapore di ferrocene (un precursore del catalizzatore comunemente usato) all'interno del reattore.

Hanno coltivato i loro nanotubi di carbonio usando l'approccio CVD dell'aerosol, usando il monossido di carbonio come fonte di carbonio, e monitorato la produttività della sintesi e le caratteristiche SWCNT (come il loro diametro) a seconda della velocità di iniezione del catalizzatore e della concentrazione di CO ₂ (usato come agente per la messa a punto). Alla fine i ricercatori hanno concluso che "la regolazione della portata dell'iniettore potrebbe portare a un aumento di 9 volte della produttività della sintesi preservando la maggior parte delle caratteristiche SWCNT, " come il loro diametro, la quota di nanotubi difettosi, e conducibilità del film.

"Ogni tecnologia riguarda sempre l'efficienza. Quando si tratta di produzione CVD di nanotubi, l'efficienza del catalizzatore è solitamente nascosta. Però, vediamo una grande opportunità lì e questo lavoro è solo un primo passo verso una tecnologia efficiente, "Dmitry Krasnikov, ricercatore senior presso Skoltech e coautore del documento, dice.