Учёные отсняли на видео вращающийся рост нанотрубок

Чтобы подтвердить выдвинутую в феврале этого года теорию о том, что во время роста углеродные нанотрубки вращаются, учёные из университетов Клода Бернара в Лионе (Universit? Claude Bernard Lyon 1) и Райса (Rice University) использовали особый тип микроскопии.

Учёные наблюдали за ростом однослойных углеродных нанотрубок с момента образования зародыша и подтвердили, что в процессе удлинения миниатюрный цилиндр вертится (иллюстрация Nano Letters).

Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes — CNT) представляют собой полые цилиндры различной длины, стенки которых состоят из атомов углерода. Диаметр нанотрубок меньше диаметра человеческого волоса в сотни тысяч раз. При этом CNT в шесть раз прочнее стали, проводят электрический ток не хуже меди и способны противостоять радиации и почти любому химическому воздействию.

Вот почему учёные так заинтересованы в их создании. Однако, чтобы сделать материал с определёнными свойствами, необходимо научиться контролировать процесс синтеза. А для этого его сначала нужно как следует изучить. Новое видео, иллюстрирующее поатомный рост, несомненно в этом поможет. (Посмотреть ролик можно в пресс-релизе университета Райса.)

Впервые экспериментальный рост отдельной углеродной нанотрубки был заснят на видео. Чтобы получить нужные изображения, химики из Лаборатории физики конденсированного вещества и наноструктур (Laboratoire de Physique de la Mati?re Condens?e et Nanostructures) воспользовались полевым эмиссионным микроскопом (FEM). Они поместили несколько атомов катализатора на кончик иглоподобного зонда микроскопа.

Углеродные нанотрубки начинают расти поверх зёрен металлического катализатора. Ток проходит через иглу, нанотрубку и проектируется на люминесцентный экран. Полученное яркое пятно регистрируется видеокамерой.

Учёные выяснили, что при добавлении атомов нанотрубка вращается вокруг своей оси, причём происходит это не плавно, а как бы рывками (химики сравнили вращение с движением секундной стрелки).

В одном из случаев CNT повернулась примерно 180 раз в течение 11-минутного роста. Покадровый анализ показал, что за каждый оборот было сделано примерно 24 "шага".

Полученное видео подтверждает теорию о вращении углеродных нанотрубок во время роста. Её выдвинул ещё в начале года профессор Борис Якобсон (Boris Yakobson) из университета Райса. ("И всё-таки она вертится!", именно эта известная фраза пришла ему на ум, когда он узнал о новом открытии).

"Теперь мы можем лучше измерять, моделировать и контролировать процесс", — заключает Стивен Пурселл (Stephen Purcell), один из авторов статьи, вышедшей в журнале Nano Letters.