Incluso en un bombardeo de plasma de 10, 000 veces más intenso que el método de producción estándar, Pueden desarrollarse nanoestructuras de carbono como estas. Crédito:K.Bystrov / DIFFER.
(Phys.org) —Nanoestructuras, como el grafeno y los nanotubos de carbono, puede desarrollarse en condiciones plasmáticas mucho más extremas de lo que se pensaba anteriormente. Plasmas (calientes, gases cargados) ya se utilizan ampliamente para producir nanoestructuras interesantes. En la revista científica Carbón , El investigador del doctorado de la FOM, Kirill Bystrov, muestra que las nanoestructuras de carbono también pueden desarrollarse en condiciones mucho más extremas que las que se utilizan normalmente para este propósito.
El dispositivo Pilot-PSI de DIFFER se ha construido para exponer los materiales de las paredes a plasmas que harán estragos en los futuros reactores de fusión. Tales plasmas son 10, 000 veces más intensas que las que se utilizan normalmente para la construcción de nanomateriales. Utilizando Pilot-PSI, El equipo internacional de Bystrov demostró que este entorno extremo ofrece posibilidades inesperadas para producir nanoestructuras.
Fuera de equilibrio
Los plasmas ofrecen importantes ventajas para la producción controlada de materiales avanzados. En el plasma, los iones y los electrones pueden alejarse mucho de su equilibrio térmico. Bajo estas condiciones, los procesos de deposición pueden proceder de manera muy diferente a los del equilibrio térmico. En la técnica ampliamente utilizada de deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD), la densidad del plasma y la cantidad de material suministrado (carbono) determinan qué nanoestructuras se desarrollan. El plasma adicional proviene de su equilibrio térmico, cuanto más exóticas son las estructuras que se desarrollan.
Variación
Incluso en un bombardeo de plasma de 10, 000 veces más intenso que el método de producción estándar, Pueden desarrollarse nanoestructuras de carbono como estas. Crédito:K.Bystrov / DIFFER.
Después de haber expuesto varios materiales como el tungsteno, molibdeno y grafito a un plasma con suministro de carbono, El equipo de Bystrov descubrió una capa llena de nanoestructuras de carbono exóticas:nanotubos de paredes múltiples o extralargos, estructuras de coliflor y capas de grafeno. Diversos parámetros como la densidad plasmática, la temperatura y la composición produjeron estructuras diferentes cada vez. Bystrov:"Fue muy sorprendente que un enorme bombardeo de partículas como el que ocurre en el borde de un reactor de fusión pueda producir estructuras tan delicadas". La influencia del material sobre el que se formaron las estructuras depositadas resultó ser sorprendentemente pequeña:en las tres superficies ensayadas se desarrollaron los mismos tipos de estructuras.
Máquinas versátiles
En el dispositivo Pilot-PSI, los investigadores pueden exponer materiales a condiciones extremas, como los que prevalecerán en el muro de los futuros reactores de fusión. Crédito:DIFERENTE.
Con la investigación, Bystrov y sus colegas aún no tienen un competidor para la técnica PECVD. "Nuestro interés es demostrar que se pueden permitir procesos interesantes en entornos 10, 000 veces más intenso de lo que cabría esperar, "Bystrov escribe en su publicación. El líder de la investigación, el Dr. Greg De Temmerman del equipo Plasma Surface Interactions en DIFFER:" Establecimos estos experimentos para investigar lo que sucede con los materiales de la pared en futuros reactores de fusión. Esta investigación demuestra que las condiciones en Pilot-PSI y su hermano mayor Magnum-PSI también son interesantes fuera de la comunidad de fusión. Son máquinas muy versátiles ".
