p Pesquisa pioneira publicada em Natureza pela equipe do Professor Feng Ding do Center for Multidimensional Carbon Materials, dentro do Institute for Basic Science (IBS), em colaboração com a equipe do professor Jin Zhang, na Universidade de Pequim e colegas, demonstrou como controlar a síntese de pequenos cilindros de carbono especiais conhecidos como nanotubos de carbono (CNTs), para sintetizar arranjos horizontais de CNTs com a mesma estrutura. p Devido à sua mecânica excepcional, propriedades elétricas e térmicas, Os CNTs são considerados uma excelente alternativa ao silício para a microeletrônica de última geração. Contudo, uma vez que as propriedades eletrônicas dos CNTs são dependentes da estrutura, encontrar uma maneira confiável de sintetizar CNTs com a mesma estrutura, em vez de uma mistura de tipos diferentes, têm mantido os cientistas confusos nos últimos 20 anos.

p Os CNTs se assemelham a folhas de grafeno enroladas para formar minúsculos tubos, 100, 000 vezes mais fino que um cabelo humano. Na realidade, Contudo, nenhuma laminação está envolvida no processo de síntese, e os CNTs geralmente crescem das superfícies de minúsculas partículas de metal, chamados catalisadores, via deposição de vapor químico catalítico. Além de ser uma estrutura de suporte, o catalisador decompõe moléculas de hidrocarbonetos em átomos de carbono que formam os nanotubos de carbono e facilita a inserção de átomos de carbono no cilindro em crescimento. Em 2014, Ding e seus colaboradores descobriram que usando catalisadores de liga de metal sólido, como W6Co7, pode levar à síntese de CNTs com estruturas específicas. Em seu artigo mais recente, eles expandiram esse conhecimento muito mais.

p Como em um jogo de batalha em que a posição dos barcos é definida por dois números, a estrutura dos CNTs é definida por um par de índices. Cientistas do IBS descobriram que poderiam crescer tanto condutores (12, 6) e semicondutores (8, 4) CNTs com seletividade muito alta. Essas estruturas são altamente desejadas para possíveis aplicações em dispositivos transistores.

p Considerando a simetria dos catalisadores, a cinética de crescimento de CNT e o tamanho das partículas de catalisador, os pesquisadores puderam ajustar a produção de CNTs para um tipo predominante. Ao usar carboneto de tungstênio (WC) como catalisador, o (8, 4) Os CNTs crescem preferencialmente, enquanto se carboneto de molibdênio (Mo2C) foi usado, o (12, 6) a estrutura era predominante. "Um catalisador específico pode produzir um grupo específico de CNTs, pois eles compartilham a mesma simetria, "explica o Prof. Ding. Além disso, os CNTs crescem em paralelo em um substrato e, portanto, podem ser usados ​​para aplicações de dispositivos diretamente.

p O (8, 4) A pureza dos CNTs atingiu 80-90%, que está entre os mais altos já alcançados experimentalmente. "Os cálculos teóricos demonstram que a seletividade pode ser superior a 99,9%, indicando que ainda há um grande espaço para melhorias, "explica o Prof. Ding. Depois de produzir semicondutores (8, 4) Matrizes de CNTs pela primeira vez, a equipe visa compreender e controlar a formação de todos os tipos de nanotubos de carbono, e melhorar a seletividade no futuro.