Nanotubos de carbono - largos, cilindros huecos de mil millonésimas de metro de diámetro de carbono:tienen muchos usos potenciales en nanotecnología, óptica, electrónica, y muchos otros campos. Las propiedades exactas de los nanotubos dependen de su estructura, y los científicos todavía tienen poco control sobre esa estructura, que se determina durante la formación inicial - o crecimiento - de los nanotubos. De hecho, dice el ingeniero químico y científico de materiales Eray Aydil de la Universidad de Minnesota, "No sabemos con precisión cómo crecen los nanotubos".
En un artículo en el Journal of Applied Physics del Instituto Americano de Física, Aydil, profesor de ingeniería química y ciencia de los materiales y la Cátedra Ronald L. y Janet A. Christenson en Energía Renovable, y sus colegas arrojan nueva luz sobre el proceso. En particular, los investigadores examinaron la influencia del gas hidrógeno.
"Los nanotubos de carbono crecen a partir de una partícula de catalizador de metal que se sumerge en un gas como el metano, "Aydil explica." A veces también se agrega gas hidrógeno y se encontró que un poco de hidrógeno ayuda a desarrollar nanotubos de carbono con paredes rectas agradables y con pocos defectos. Sin embargo, demasiada adición de hidrógeno produce fibras con paredes gruesas, en lugar de nanotubos, o ningún crecimiento en absoluto ".
Para entender por qué Aydil y sus colegas utilizaron microscopía electrónica de transmisión y otros métodos para obtener imágenes y caracterizar sistemáticamente los efectos de concentraciones crecientes de hidrógeno. "Resulta que los catalizadores de metal de hierro se convierten en carburo de hierro al reaccionar con el carbono en el metano. El carburo de hierro es un material duro que no se deforma fácilmente, y los nanotubos de carbono que crecen a partir de tales catalizadores tienden a tener paredes rectas agradables, " él dice.
Agregar más hidrógeno a la mezcla hace que el carburo de hierro se convierta en hierro, que es más maleable y dúctil. y "se deforma en formas que dan lugar a estructuras más parecidas a fibras en lugar de nanotubos de carbono huecos, ", dice. En concentraciones más altas, el hidrógeno graba los nanotubos de carbono que se forman, "y el crecimiento se detiene por completo. Es la interacción del hidrógeno con los catalizadores y su efecto sobre la estructura del catalizador lo que controla la estructura de los nanotubos de carbono".
