Les nanotubes de carbone à paroi unique sont chargés de propriétés souhaitables. En particulier, la capacité de conduire l'électricité à des vitesses élevées les rend attrayants pour une utilisation en tant que transistors à l'échelle nanométrique. Mais ceci et d'autres propriétés dépendent en grande partie de leur structure, et leur structure est déterminée lorsque le nanotube commence tout juste à se former.
Dans une étape vers la compréhension des facteurs qui influencent la formation des nanotubes, chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST), l'Université du Maryland, et Texas A&M ont réussi à les filmer alors qu'ils n'ont que quelques atomes. Ces « photos de bébé » en nanotubes donnent un aperçu crucial de la façon dont ils germent et se développent, ouvrant potentiellement la voie aux scientifiques pour les créer en masse avec juste les propriétés qu'ils veulent. Les résultats ont été publiés en ligne dans Lettres nano .
Pour mieux comprendre comment poussent les nanotubes de carbone et comment faire pousser ceux que vous souhaitez, vous devez comprendre le tout début du processus de croissance, appelé nucléation. Pour faire ça, vous devez être capable d'imager le processus de nucléation au fur et à mesure qu'il se produit. Cependant, ce n'est pas facile car cela implique un petit nombre d'atomes en mouvement rapide, ce qui signifie que vous devez prendre des photos à très haute résolution très rapidement.
Parce que vite, les caméras haute résolution sont chères, Les scientifiques du NIST ont plutôt ralenti le taux de croissance en abaissant la pression à l'intérieur de leur instrument, un microscope électronique à transmission à balayage environnemental. Dans la chambre du microscope, sous haute chaleur et basse pression, l'équipe a observé les atomes de carbone générés à partir de l'acétylène pleuvoir sur des morceaux de carbure de cobalt de 1,2 nanomètre, où ils se sont attachés, transformé en graphène, a encerclé la nanoparticule, et a commencé à se développer en nanotubes.
"Nos observations ont montré que les atomes de carbone ne se fixaient qu'aux facettes de métal pur de la nanoparticule de carbure de cobalt, et non ces facettes entrelacées d'atomes de carbone, " dit le chimiste du NIST Renu Sharma, qui a dirigé l'effort de recherche. "Le tube en plein essor s'est ensuite développé au-dessus des facettes cobalt-carbone jusqu'à ce qu'il trouve une autre surface de métal pur à laquelle s'attacher, formant un capuchon fermé. Les atomes de carbone ont continué à s'attacher aux facettes de cobalt, pousser le graphène préalablement formé vers le bouchon dans une sorte de chaîne de montage de carbone et allonger le tube. Tout ce processus n'a pris que quelques secondes."
