На даний момент часу безліч галузей промисловості, включаючи оптику, електроніку, медицину, технології очищення води та ін., відчувають потребу у високоякісних вуглецевих нанотрубках, трубок з атомів вуглецю, стінки яких мають товщину в один атом. Характеристики вуглецевих нанотрубок, такі, як мала вага, величезна механічна міцність, максимальні значення електричної і теплової провідності, хімічна стабільність ставлять цей матеріал на перше місце по відношенню до багатьох інших альтернативних матеріалів. Однак, щоб задовольняти зростаючі потреби промисловості, технології виготовлення вуглецевих нанотрубок повинні постійно вдосконалюватися, збільшуючи кількість і якість кінцевого продукту.
Вченим вже вдавалося виростити окремі вуглецеві нанотрубки, довжина яких становить приблизно 50 сантиметрів. Однак, такі нанотрубки не надто практичні у використанні, для досить великої кількості областей застосування потрібно “ліс” нанотрубок, вирощений на спеціальній підкладці. Але, незважаючи на всі попередні зусилля, вченим не вдавалося виростити такий “ліс” з довжиною нанотрубок, що перевищує 2 сантиметри. Це пов’язано з тим, що наноситься на поверхню підкладки каталізатор, який грає ключову роль в процесі вирощування нанотрубок, просто закінчується або встигає розгубити всі свої каталітичні властивості.
Група дослідників з університету Васеда, Японія, знайшла спосіб вирощування вуглецевих нанотрубок, не схильний до описаного вище недоліку, передає dailytechinfo.org. І в результаті, у цих вчених вийшло виростити “ліс” вуглецевих нанотрубок, довжиною близько 14 сантиметрів, в сім разів довше, ніж це виходило раніше. “У звичайній технології вирощування вуглецевих нанотрубок вони, нанотрубки, досить швидко припиняють своє зростання через виникнення структурних змін каталізатора” – пишуть дослідники, – “Ми зосередилися на розробці нової технології, яка пригнічує ці структурні зміни, що, в свою чергу, дозволяє нанотрубкам рости довше за часом і досягати більшої довжини”.
В якості каталізатора японські дослідники використовували склад, отриманий ними в ході попередніх досліджень. На шар цього каталізатора Fe / Al2Ox, нанесеного на поверхню кремнієвого підстави, було розпорошено невелика кількість гадолінію. Такий підхід відразу ж забезпечив збільшення довжини вирощуваних нанотрубок до 5 сантиметрів.
Для запобігання деградації каталізатора, покрита їм кремнієва пластина була поміщена в камеру, де проводився процес холодного хімічного осадження з парової фази. Крім цього, до поверхні розігрітій до 750 градусів Цельсія пластини каталізатора, була забезпечена постійна подача атомів випаруваного алюмінію і заліза в дуже малих концентраціях (одна частина на мільйон).
Цей спосіб “підживлення” дозволив каталізатору зберігати свої властивості протягом 26 годин часу, за яке нанотрубки встигли набрати довжину в 14 сантиметрів. Подальший аналіз показав, що вирощені таким способом нанотрубки мають високу чистоту і якість, що відбивається в позитивну сторону на їх механічної міцності.
Відзначимо, що це досягнення не тільки відкриває дорогу до більш масового застосування вуглецевих нанотрубок в різних областях науки і техніки. Знайдений вченими спосіб регенерації і підтримки каталізатора в робочому стані може бути використаний і в безлічі інших областей, таких, як нафтохімія, вирощування штучних кристалів, екологічно чиста енергетика та багато, багато іншого.