Boston College-forskare har upptäckt två tidiga faser av tillväxt av kolnanorör under plasmaförstärkt kemisk ångavsättning, hitta en orolig härva av rörtillväxt som i slutändan ger efter för ordnade rader av nanoskopiska rör, enligt en rapport i den senaste upplagan av tidskriften Nanoteknik .

Genom att använda ett tunt lager katalysator, Professor i fysik Zhifeng Ren och forskaren Dr Hengzhi Wang upptäckte två tidigare förbisedda stadier av tillväxt av kolnanorör, de rapporterar. Metoden ger ett första steg där spirande rör ser slumpmässigt intrasslade ut, sedan ett andra steg av delvis inriktade rör, sedan ett tredje och sista steget av rör i full inriktning, som är standarden som används av forskare som producerar kolnanorör för användning i en rad olika material och biomedicinsk forskning.

"Dessa tillväxtfaser styrs av tjockleken på katalysatorn vid användning, "sa Wang." Varje etapp, det visar sig, har sin egen förtjänst. Varje etapp har sitt eget syfte. "

Vid plasmaförbättrad kemisk ångavsättning, kolnanorör odlas genom upprepad ackumulering av kolatomer från sönderdelning av gaser på en katalysatorpartikel, som skapar flerskiktat kolmaterial på ett underlag. Forskare har försökt skapa snyggt inriktade rader med miljontals kolnanorör på substraten.

"Vi visste inte varför vi såg dessa nanorörskonfigurationer, "sa Ren, bland pionjärerna i utvecklingen av anpassade kolnanorör. "Det är verkligen därför du är en forskare. Du ser ett nytt fenomen och sedan försöker du förstå det."

Ren och Wang säger att i processen för att uppnå den tredje etappen av nanorörstillväxt, de två tidigare tillväxtfaserna har förbisetts när varje steg etsas bort vid nästa applicering av plasma. Ytterligare maskering av dessa kolnanorör i ett tidigt skede är det faktum att de inte finns när en tjock katalysator används, enligt deras fynd.

Första etappen rör, produceras på noll till fyra minuter, beskrivs som en härva av slumpmässiga kol- och nanorör med stor diameter och liten diameter. Andra etappens rör, skapad på fyra till tio minuter, är i allmänhet mindre i diameter, men högre och endast delvis inriktad.

Wang säger att även om dessa nanorör inte är snygga, ordnade rader, de har fördelen att de erbjuder en större volymtäthet och skapar en större yta, vilket kan vara en viktig utveckling i användningen av kolnanorör i värmeöverföring vid termisk hantering. En potentiell applikation kan innebära att man applicerar en tunn beläggning av kolnanorör på en integrerad krets för att dra bort värme och effektivt kyla enheten.

Efter tio minuters plasmaetsning, nanorören i det tidiga stadiet har tvättats bort och rören i tredje steget börjar dyka upp i höga, ordnade rader på underlaget. I detta skede, själva rören skyddas av provisoriska "hjälmar" av katalysatorpartiklar, som effektivt skyddar dem under den sista delen av tillväxtprocessen. Så småningom, dessa sista bitar av katalysator etsas också bort.