Международная группа специалистов, проведя наблюдения за присоединением отдельных атомов углерода к растущим нанотрубкам, выяснила, что в ходе «самосборки» последние вращаются вокруг своей оси.

Полная версия отчета ученых будет опубликована в журнале Nano Letters: (Growing a Carbon Nanotube Atom by Atom: And Yet It Does Turn).

«Для того чтобы реализовать потенциал углеродных нанотрубок, необходимо научиться управлять их формированием, — замечает руководитель группы Стивен Пёрсел (Stephen Purcell) из Университета Лиона (Франция). — Используя собранную нами информацию, специалисты смогут более качественно моделировать, контролировать и измерять параметры этого процесса».

Заметим, что в феврале 2009 года Борис Якобсон — другой участник исследования, представляющий Университет Райса (США), — выдвинул оригинальную теорию образования нанотрубок (см. статью в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences), справедливость которой доказали авторы: атомы углерода, как и предполагал ученый, присоединяются к будущей наноструктуре попарно, а та постепенно поворачивается.

В своих экспериментах исследователи применили полевой эмиссионный микроскоп. В основе работы этого прибора лежит явление автоэлектронной эмиссии с тонкого острия; на пути потока электронов ставится люминесцентный экран, на котором отображается проекция вершины острия с очень большим коэффициентом увеличения, определяемым отношением расстояния между экраном и острием к радиусу его вершины. Для ускорения процесса формирования нанотрубки на острие было размещено некоторое количество атомов катализатора, а представленные на экране изменения горизонтальной проекции растущей структуры фиксировались с помощью видеокамеры.

В одном из опытов нанотрубка за время роста — 11 минут — совершила около 180 полных оборотов вокруг своей оси. Покадровый анализ видеоматериала позволил установить, что вращение имеет дискретный характер: один оборот оказывается разбит приблизительно на 24 этапа.

Получение изображений нанотрубки, которая формируется на атомах катализатора, помещенных на острие полевого эмиссионного микроскопа

Проекция растущей нанотрубки на люминесцентный экран

Подготовлено по материалам Университета Райса Дмитрием Сафиным.