Исследовательская группа из Майнца разработала новый процесс производства нанотрубок. Как сообщают ученые в журнале "Angewandte Chemie", они позволяют так называемым трубкам дисульфида олова "вырастать" из капли металла.
С момента открытия углеродных нанотрубок в начале 1990-х годов нанотрубки и нанопроволоки были в центре научного и технического интереса. В дополнение к углероду крошечные структуры теперь также сделаны из различных других материалов.
Много приложений
Возможные применения этих наноструктур можно найти во многих областях, например, в качестве схем для микроэлектроники, в датчиках или в качестве специальных световодов и светоизлучающих нанотрубок для дисплеев.
Сульфиды металлов с пластинчатой структурой, образующие неорганические нанотрубки, сами по себе не новы. Они уже используются, например, в медицинской технике, в качестве волокон со сверхвысокой прочностью на растяжение, в качестве накопителей водорода, для перезаряжаемых аккумуляторов, в катализе и в нанотехнологиях.
Требуются высокие температуры
Однако основная проблема при производстве сульфидных нанотрубок заключается в том, что для изгиба плоских слоев и их соединения в трубки необходимы высокие температуры. Кроме того, они должны быть перехвачены как нестабильные промежуточные продукты. Однако в случае дисульфида олова это вряд ли возможно, так как соединение разлагается при гораздо более низкой температуре.
Ученые, работающие с Вольфгангом Тремелем из Университета Майнца, теперь использовали другой метод для производства нанотрубок дисульфида олова: они впервые использовали метод пар-жидкость-твердое тело (VLS), метод, который иначе используется в производстве полупроводниковых нанопроводов. Порошок металлического висмута смешивают с нанохлопьями дисульфида олова и нагревают в трубчатой печи в токе аргона. Затем продукт реакции выделяется на более холодном конце.
Нанокапли висмута из духовки
Нанокапли висмута образуются в печи и действуют как локальная точка контакта для олова. Таким образом реагенты накапливаются в капле металла, которая затем служит зародышем для роста нанотрубок.
«Во время этого процесса металлическая капля остается в виде сферы на конце трубки, а нанотрубка вырастает из сферы, как волос из волосяного фолликула», - объясняет Тремел.«Благодаря катализу каплей металла рост возможен уже при низких температурах».
Используя новый метод, ученым удалось получить малодефектные нанотрубки диаметром от 30 до 40 нанометров (нм) и длиной от 100 до 500 нм, которые состоят из нескольких слоев SnS2.