Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Известно, что в зависимости от индексов киральности углеродные нанотрубки могут быть как металлическими, так и полупроводниковыми. Однако, замещая атомы углерода атомами другого сорта (например, азота или бора), можно в определенных пределах варьировать их электронные свойства. Кроме того, допирование дополнительно влияет на реакционную способность образцов и их механическую прочность, поэтому задача поиска простых способов синтеза допированных углеродных нанотрубок представляет немалый интерес.
В работе [1] авторы с помощью недорогой масштабируемой методики аэрозольно поддерживаемого химического парофазного осаждения (aerosol-assisted chemical vapor deposition) получили допированные азотом одностенные углеродные нанотрубки (N-SWCNT). Исследователи подвергали пиролизу соединенный с аэрозолями этанола и бензиламина ферроцен в диапазоне температур от 950 до 1100°C и в результате смогли получить N-SWCNT с содержанием азота около 1 ат. %. С помощью просвечивающей электронной и сканирующей электронной микроскопии и рамановской спектроскопии авторы контролировали качество и морфологию нанотрубок, а наличие азота в образцах определяли посредством спектроскопии характеристических потерь энергии электронами и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. В результате синтезированные образцы N-SWCNT представляют собой достаточно толстые “пучки”, поверхность которых покрыта аморфным углеродом (см. рис.) и, кроме того, содержащие изрядное количество крупных частиц катализатора (железо).
Изображения N-SWCNT “пучков”, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии.
И хотя посредством технических модификаций экспериментальной установки удалось уменьшить их средний диаметр, тем не менее, авторы отмечают, что работа в этом направлении не закончена. Корректировка таких параметров, как температура и состав газа-носителя позволили изменять диаметр нанотрубок в диапазоне от 0.9 до 1.8 нм, а также увеличить скорость реакции (> 10 мг/с) и процентный выход N-SWCNT. К слову, максимальный выход N-SWCNT исследователи получили при 1000°C в атмосфере аргоно-водородной смеси в пропорции 9:1. Попытки увеличения числа атомов допанта в составе образцов не увенчались успехом, поскольку использование прекурсоров с повышенным содержанием азота сдерживало рост нанотрубок.
В итоге, в работе [1] представлена достаточно простая методика получения допированных азотом одностенных углеродных нанотрубок, которую, будем надеяться, авторы в дальнейшем будут развивать. Можно предположить, что таким развитием станет расширение предлагаемого способа на нанотрубки допированные бором или подбор новых прекурсоров для производства N-SWCNT.
М. Маслов
1. A.A.Koós et al., Chem. Phys. Lett. 538, 108 (2012).
