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Nahezu reine Nanoröhrchen aus ungewöhnlichem Katalysator

30.07.2018

Evgeni Penev/Rice University

Diese Abbildung zeigt die Grenzfläche zwischen einem wachsenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen und einem Kobalt-Wolfram-Katalysator. Die atomare Anordnung des Katalysators zwingt das Nanoröhrchen zum schnellen Übergang vom Zickzack (blau) zum Sessel (rot), der schließlich ein Nanoröhrchen hervorbringt, das weder das eine noch das andere ist, sondern fast in der Mitte. Der Übergang ist eine bisher unentdeckte Eigenschaft des Wachstums von Kohlenstoff-Nanoröhren.

Eine Charge von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu züchten, die alle gleich sind, könnte nicht so einfach sein, wie die Forscher gehofft hatten, so die Wissenschaftler der Rice University.

Der Materialtheoretiker Boris Yakobson und sein Team widerlegten die Theorie, dass ein Katalysator mit einer bestimmten atomaren Anordnung und Symmetrie zuverlässig Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit ähnlicher Chiralität, also dem Winkel seines Kohlenstoff-Atom-Gitters, herstellen würde, wenn er Nanoröhrchen in einem Ofen herstellt.

Stattdessen fanden sie heraus, dass der fragliche Katalysator Nanoröhrchen mit einer Vielzahl von chiralen Winkeln erzeugt, aber fast alle von ihnen zu einer schnell wachsenden Variante umlenkt, die als (12,6) bekannt ist. Die Ursache scheint eine Janus-ähnliche Grenzfläche zu sein, die sich aus Sessel- und Zickzacksegmenten zusammensetzt - und letztlich das Wachstum von Nanoröhren verändert.

Da die Chiralität die elektrischen Eigenschaften eines Nanoröhrchens bestimmt, ist die Fähigkeit, chiralspezifische Chargen zu erzeugen, ein heiliger Gral der Nanotechnologie. Sie könnte zu Drähten führen, die im Gegensatz zu Kupfer oder Aluminium Energie verlustfrei übertragen. Nanoröhrchen wachsen in der Regel in zufälligen Chiralitäten.

Die theoretische Studie könnte ein Schritt in Richtung Katalysatoren sein, die homogene Chargen von Nanoröhrchen produzieren, sagte Yakobson.

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