Золотые наночастицы – лучший катализатор для «выращивания» нанотрубок
 Нанотрубки (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
В самом широком смысле нанотрубки – это длинные цилиндрические молекулы, толщина которых имеет масштаб нескольких нанометров, а длина может превышать несколько миллиметров. Обычно под нанотрубками подразумевается их углеродный вариант (трубки, состоящие лишь из атомов углерода), однако, не менее интересным могут быть трубки из других элементов и даже их соединений. Применение различных материалов в основе нанотрубок позволяет наиболее выгодно использовать механические и электрические свойства, обусловленные структурой молекулы.
На сегодняшний день наиболее популярное направление развития нанотрубок – наноэлектроника, планирующая использовать в своих целях необычно-высокую проводимость этих структур. В рамках этой отрасли полупроводниковые нанотрубки, в особенности, сделанные из материалов с так называемой «широкой запрещенной зоной» для носителей тока, могут иметь широчайшее технологическое применение; к примеру, они могут стать основой для разработки солнечных ячеек, более эффективных светодиодов и даже лазеров.
Полупроводниковые нанопровода чаще всего «выращивают» методикой, известной как VLS (рост vapor-liquid-solid), подразумевающей формирование цилиндрической структуры из жидкости между золотым катализатором и кремниевой подложкой. Учитывая технологические особенности методики (необходимость иметь золотой катализатор в жидкой форме, т.е. ограничение на минимальную температуру, при которой проводился эксперимент) до сегодняшнего дня ее было чрезвычайно сложно перевести на использование не кремниевых подложек.
Группа исследователей из Гарварда (США) детально изучила метод VLS в попытках «транслировать» ее на другие материалы для подложки, в частности, на гибкие, проводящие или более дешевые, по сравнению с кремнием, материалы. Результатом работы группы стал отчет, опубликованный в журнале Nanotechnology, об устойчивом росте нанопроводов из ZnO на металлической подложке благодаря использованию в качестве катализатора не просто золота, а его наночастиц. Данный подход основан на том, что для ультра-малых объемов вещества точка плавления обычно ниже, нежели для этого же вещества в макро-объеме. В случае золота использование наночастиц позволяет снизить температуру плавления с 1064 градусов по шкале Цельсия (для «нормального» золота) до 750 – 800 градусов шкале Цельсия (для его наночастиц, размер которых порядка 5 нм). Это позволило значительно снизить температуру, при которой проводился эксперимент, и использовать в качестве подложки титан или молибден.
Модификация известной методики может иметь широчайшие технологические применения, т.к. использование более дешевых подложек значительно снижает стоимость компонент, выполненных из выращенных нанотрубок. Кроме того, металлические подложки обеспечивают более высокую проводимость создаваемым в итоге солнечным ячейкам и светодиодам.
Также по теме:
Источники: