Un objectif ultime dans le domaine de la recherche sur les nanotubes de carbone est de synthétiser des nanotubes de carbone à paroi unique (SWNT) avec des chiralités contrôlées. Vingt ans après la découverte des SWNTs, scientifiques de l'Université Aalto en Finlande, UN M. L'Institut de physique générale Prokhorov RAS en Russie et le Centre de nanoscopie électronique de l'Université technique du Danemark (DTU) ont réussi à contrôler la chiralité des nanotubes de carbone lors de leur synthèse par dépôt chimique en phase vapeur.

La structure des nanotubes de carbone est définie par une paire d'entiers appelés indices chiraux (n, m), en d'autres termes, chiralité.

« La chiralité définit les propriétés optiques et électroniques des nanotubes de carbone, sa maîtrise est donc une clé pour exploiter leurs applications pratiques, " dit le professeur Esko I. Kauppinen, le chef du groupe des nanomatériaux à l'école des sciences de l'université d'Aalto.

Au cours des années, des progrès substantiels ont été réalisés pour développer diverses méthodes de synthèse à structure contrôlée. Cependant, le contrôle précis de la structure chirale des SWNTs a été largement entravé par un manque de moyens pratiques pour diriger la formation des catalyseurs à nanoparticules métalliques et leur dynamique catalytique pendant la croissance du tube.

"Nous avons réalisé une formation épitaxiale de nanoparticules de Co en réduisant une solution solide bien développée en CO, " révèle Maoshuai He, chercheur postdoctoral à l'École de technologie chimique de l'Université Aalto.

"Pour la première fois, le nouveau catalyseur a été utilisé pour la croissance sélective des SWNTs, " ajoute Hua Jiang, scientifique senior de l'école des sciences de l'université d'Aalto.

En introduisant les nouveaux catalyseurs dans un réacteur CVD classique, l'équipe de recherche a démontré une croissance préférentielle des SWNT semi-conducteurs (～90%) avec une population exceptionnellement élevée de (6, 5) tubes (53%) à 500 °C. Par ailleurs, ils ont également montré un décalage de la préférence chirale de (6, 5) tubes à 500 °C à (7, 6) et (9, 4) nanotubes à 400 °C.

« Ces découvertes ouvrent de nouvelles perspectives à la fois pour le contrôle structurel des SWNTs et pour élucider leurs mécanismes de croissance, sont donc importants pour la compréhension fondamentale de la science derrière la croissance des nanotubes, " commente le professeur Juha Lehtonen de l'université Aalto.

La recherche a été récemment publiée dans une nouvelle revue Nature Publishing Group Rapports scientifiques , 3 (2013), 1460.