Трудности, стоящие на пути таких исследований, связаны в первую очередь с миниатюрными размерами УНТ, в силу чего использование традиционных методов физических измерений не позволяет получить полную картину объекта. Один из способов преодоления указанных трудностей и получения дополнительной информации о свойствах и механизмах роста нанотрубок, был развит группой исследователей из нескольких институтов Будапешта и Венского университета и основан на применении изотопически обогащенных образцов [1]. Такой подход уже хорошо себя зарекомендовал ранее при изучении механизма роста фуллеренов и привел к выводу о том, что образование фуллеренов происходит вследствие конденсации атомов углерода, а не фрагментов графитовой поверхности.

Для получения изотопически обогащенных нанотрубок использовали известный эффект превращения (в результате нагрева) «стручка», представляющего собой нанотрубку, заполненную молекулами фуллерена, в двухслойную нанотрубку. При заполнении стручка молекулами фуллерена различного изотопного состава это приводит к тому, что внутренняя нанотрубка оказывается изотопически обогащенной. Для получения стручков использовали однослойные УНТ со средним диаметром 1.4 нм и чистотой около 50%, которые заполняли молекулами фуллеренов С₆₀ или С₇₀ либо естественного изотопного состава, либо обогащенными по изотопу ¹³С. Степень обогащения фуллеренов по изотопу ¹³С составляла либо 28%, либо 82%. Изотопически обогащенные фуллерены представляли собой смесь C₆₀:C₇₀:высшие фуллерены в пропорции 75%:20%:5% либо 12%:88%:1%. С целью заполнения УНТ фуллеренами образцы выдерживали в течение 2 ч в отпаянной ампуле при 650°C. Было получено два типа стручков: стручки первого типа, однородно заполненные изотопически обогащенными фуллеренами, а стручки второго типа, заполненные смесью (1:1) фуллеренов, обогащенных на 28% по изотопу ¹³С с чистым фуллереном С₆₀ естественного изотопного состава (смешанное заполнение). Заполненные фуллеренами нанотрубки исследовали с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения, рентгеновского дифрактометра, а также спектрометра комбинационного рассеяния (КР). В результате вакуумного прогрева в течение 2 ч при 1250°C стручки превращались в двухслойные нанотрубки, которые изучали с помощью спектрометра КР. Эти измерения указывают на различный характер уширения линий КР для образцов с однородным и смешанным заполнением. Так, ширина линий КР для образцов со смешанным заполнением существенно превышает соответствующую величину для образцов с однородным заполнением. Подобный результат влечет за собой вывод о том, что преобразование стручка в двухслойную нанотрубку происходит без существенного перемешивания атомов, принадлежащих соседним стручкам. Тем самым синтез нанотрубки из молекул фуллеренов происходит не из отдельных атомов, как это имеет место в случае синтеза молекул фуллеренов из графита, а в результате структурного преобразования больших фрагментов молекул.

1. V. Zólyomi et al. Phys. Rev. B 75, 195419 (2007).