Los investigadores del Boston College han descubierto dos fases iniciales de crecimiento de nanotubos de carbono durante la deposición de vapor químico mejorada con plasma, encontrar una maraña desordenada de crecimiento de tubos que finalmente cede a filas ordenadas de tubos nanoscópicos, según un informe de la última edición de la revista Nanotecnología .

Utilizando una fina capa de catalizador, El profesor de Física Zhifeng Ren y el investigador Dr. Hengzhi Wang descubrieron dos etapas del crecimiento de los nanotubos de carbono que antes se pasaban por alto. ellos informan. El método produce una primera etapa en la que los tubos en ciernes aparecen enredados al azar, luego una segunda etapa de tubos parcialmente alineados, luego una tercera y última etapa de tubos en alineación completa, que es el estándar utilizado por los investigadores que producen nanotubos de carbono para su uso en una variedad de materiales e investigación biomédica.

"Estas fases de crecimiento están controladas por el espesor del catalizador en uso, "dijo Wang." Cada etapa, resulta, tiene su propio mérito. Cada etapa tiene su propio propósito ".

En la deposición de vapor químico mejorada con plasma, Los nanotubos de carbono se cultivan mediante la acumulación repetida de átomos de carbono a partir de la descomposición de gases sobre una partícula de catalizador. que crea material de carbono multicapa sobre un sustrato. Los investigadores han intentado crear filas perfectamente alineadas de millones de nanotubos de carbono sobre los sustratos.

"No sabíamos por qué estábamos viendo estas configuraciones de nanotubos, "dijo Ren, entre los pioneros en el desarrollo de nanotubos de carbono alineados. "Esta es realmente la razón por la que eres un científico. Ves un fenómeno nuevo y luego intentas comprenderlo".

Ren y Wang dicen que en el proceso de lograr la tercera etapa de crecimiento de nanotubos, las dos primeras fases de crecimiento se han pasado por alto, ya que cada etapa se elimina con la siguiente aplicación de plasma. Enmascarando aún más estos nanotubos de carbono de etapa temprana es el hecho de que no están presentes cuando se usa un catalizador espeso, según sus hallazgos.

Los tubos de la primera etapa, producido en cero a cuatro minutos, se describen como una maraña de nanotubos de carbono aleatorios de diámetro grande y pequeño. Los tubos de la segunda etapa, creado en cuatro a diez minutos, son generalmente de menor diámetro, pero más alto y solo parcialmente alineado.

Wang dice que si bien estos nanotubos no están ordenados, filas ordenadas, tienen la ventaja de ofrecer una mayor densidad volumétrica y crear una mayor superficie, lo que podría ser un avance importante en el uso de nanotubos de carbono en la transferencia de calor en la gestión térmica. Una aplicación potencial podría implicar la aplicación de una fina capa de nanotubos de carbono a un circuito integrado para eliminar el calor y enfriar eficazmente el dispositivo.

Después de diez minutos de grabado con plasma, los nanotubos de la etapa inicial se han lavado y los tubos de la tercera etapa comienzan a emerger en altura, filas ordenadas sobre el sustrato. En este punto, los propios tubos están protegidos por "cascos" improvisados ​​de partículas de catalizador, que los protegen eficazmente durante la última parte del proceso de crecimiento. Finalmente, estos últimos trozos de catalizador también se graban.