Новый виток в концепции объяснения принципов образования углеродных наноструктур сформирован учеными из Университета Райса: они показали, что в большинстве известных наноматериалов на основе углеродных нанотрубок структура формируется подобно тончайшей ткани, сплетаемой из закрученных углеродных нитей

Углеродные нанотрубки  – это полые наноструктуры, построенные исключительно из атомов углерода и имеющие нанометровые диаметры. Если изобразить схему расположения атомов в них, то становится видна их спиральная организация. Подобно намотанной проволоке или полоскам оберточной бумаги на конце нанотрубки есть выступающий излишек материала, расположенный под углом «плетения».

В рамках новой теории предполагается,
что нанотрубки «сотканы» из
закрученных углеродных нитей.

Хотя углеродные нанотрубки являются объектом пристального внимания ученых и довольно хорошо изучены, природа их роста еще нашла полного объяснения. Принято говорить о самосборке этих структур в процессе осаждения из газовой фазы при жестких условиях и в присутствии катализаторов. В новой работе, опубликованной в журнале (Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS), рассматривается взаимосвязь между углом хиральности (степенью закручивания воображаемых нитей, построенных из атомов углерода) и скоростью роста нанотрубок.

«Наши исследования позволили нам предложить ответы на некоторые вопросы о принципах самосборки нанотрубок, – рассказывает профессор Борис Якобсон (Boris Yakobson), специалист в области механической инженерии, химии и материаловедения. – В рамках новой теории предполагается, что нанотрубки «сотканы» из закрученных углеродных нитей, каждая из которых растет независимо, присоединяя новые атомы к своему свободному концу. При этом чем больше нитей, тем быстрее растет нанотрубка».

Профессор Якобсон, руководитель этого исследования, рассказал также, что предсказания такой формулировки механизма роста нанотрубок появлялись ранее в многочисленных работах, анализирующих лабораторные наблюдения. Например, согласно новой теории, нанотрубки с большим углом хиральности должны расти более быстро, поскольку они образованы большим количеством нитей, и это подтверждено несколькими экспериментами.

«Вообще, хиральность – это одно из основных свойств нанотрубок, – комментирует профессор Якобсон, – Подход, разработанный нами количественно связывает хиральность возникающей структуры и скорость ее образования, тем самым демонстрируя роль этого фактора. Безусловно, это наблюдение весьма заинтересует всех, кто занимается разработкой новых технологий, основанных на нанотрубках».

Мария Костюкова