ізняється від представленої вище ідеалізованої картини. Насамперед, це стосується вершин нанотрубки, форма яких, як випливає з спостережень, далека від ідеальної півсфери.
.3 Багатошарові нанотрубки
Багатошарові нанотрубки відрізняються від одношарових значно більш широким розмаїттям форм та конфігурацій/1 /. Різноманітність структур проявляється як у поздовжньому, так і в поперечному напрямку. Можливі різновиди поперечної структури багатошарових нанотрубок представлені на рісунке2.3.1. Структура типу російської матрьошки (russiandolls) (рісунок2.3.1а) являє собою сукупність коаксіально вкладених один в одного одношарових циліндричних нанотрубок. Інший різновид цієї структури, показана на малюнку 2.3.1б, являє собою сукупність вкладених один в одного коаксіальних призм. Нарешті, последняяіз наведених структур (рісунок2.3.1в) нагадує сувій (scroll). Для всіх наведених структур характерно значення відстані між сусідніми графітовими шарами, близьке до величини 0,34 їм, притаманною віддалі між сусідніми площинами кристалічного графіту. Реалізація тієї чи іншої структури в конкретній експериментальної ситуації залежить від умов синтезу нанотрубок.
Малюнок 2.7 - Моделі поперечних структур багатошарових нанотрубок: (а) російська матрьошка raquo ;; (б) шестигранна призма; (в) сувій
Слід зазначити, що незважаючи на численні зусилля, що вживаються дослідниками, до теперішнього часу не було отримано прямих експериментальних даних, що вказують на переважання тієї чи іншої структури багатошарових наіотрубок, синтезованих в конкретних умовах. Це пов'язано з недостатньо високою роздільною здатністю існуючої експериментальної апаратури (зокрема, електронних мікроскопів і рентгенівських дифрактометрів). Використання зазначених приладів дозволяє з досить високою точністю визначити відстань між сусідніми площинами в багатошаровій нанотрубці, проте не дозволяє відрізнити структуру сувою від структури російської матрьошки .
3. Методи синтезу вуглецевих нанотрубок
3.1 Електродугової метод
Найбільш широко поширений метод отримання нанотрубок/1 /, що використовує термічне розпорошення графітового електрода в плазмі дугового розряду, палаючої в атмосфері He.
Малюнок 3.1 - Схема установки для отримання нанотрубок в грамових кількостях електродуговим способом
У дуговому розряді між анодом катодом при напрузі 20-25В стабілізованому постійному струмі дуги 50-100А, межелектродном відстані 0.5-2 мм і тиском не 100-500 Торр (13-65кПа), відбувається інтенсивне розпорошення матеріалу анода. Частину продуктів розпилення, що містить графіт, сажу, і фулерени осідає на охолоджуваних стінках камери, частина, яка містить графіт і багатошарові вуглецеві нанотрубки (МСНТ), осідає на поверхні катода. На вихід нанотрубок впливає безліч чинників.
Найбільш важливим є тиск Не в реакційній камері, яке в оптимальних, з точки зору виробництва вуглецевих нанотрубок, умовах складає 500 Торр (65кПа), а не 100-150 Торр (13-20кПа), як в випадку фулеренів. Іншим не менш важливим фактором є струм дуги: максимальний вихід нанотрубок спостерігається при мінімально можливому струмі дуги, необхідним для її стабільного горіння. Ефективне охолодження стінок камери і електродів також важливо для уникнення розтріскування анода і його рівномірного випаровування, що впливає на зміст нанотрубок в катодному депозиті.
Використання автоматичного пристрою підтримки міжелектродного відстані на фіксованому рівні сприяє збільшенню стабільності параметрів дугового розряду і збагаченню нанотрубок матеріалу катодного депозиту.
3.2 Метод лазерного випаровування
Альтернативою вирощування нанотрубок в дуговому розряді є метод лазерного випаровування/1 /. У даному методі синтезуються в основному одношарові нанотрубок при випаровуванні суміші вуглецю і перехідних металів лазерним променем з мішені, що складається зі сплаву металу з графітом. У порівнянні з методом дугового розряду, пряме випаровування дозволяє забезпечити більш детальний контроль умов зростання, проводити тривалі операції і виробляти нанотрубки з великим виходом придатних і кращої якості. Фундаментальні ж принципи, що лежать в основі виробництва одношарових нанотрубок методом лазерного випаровування такі ж, як і в методі дугового розряду: атоми вуглецю починають накопичуватися і утворювати з'єднання в місці перебування частинок металевого каталізатора.
Рисунок 3.2 - Схема установки
В установці використовується в роботі (рісунок3.2.1) скануючий лазерний промінь фокусувався в 6-7 мм п...
