p Pesquisadores do Center for Multidimensional Carbon Materials, dentro do Institute of Basic Science (IBS, Coreia do Sul), apresentaram uma solução teórica para um mistério duradouro do crescimento do nanotubo de carbono (CNT). Publicado em Cartas de revisão física , este estudo explica porque as nanopartículas feitas com uma liga de metais ajudam a sintetizar CNTs mais longos em comparação com os catalisadores monometálicos convencionais. p Os CNTs são nanoestruturas tubulares feitas de átomos de carbono com propriedades potenciais interessantes que mantiveram os pesquisadores à procura de novos avanços. Um dos métodos mais comuns para produzir CNTs envolve nanopartículas de catalisador, que têm a função de facilitar a adição de átomos de carbono de moléculas precursoras às paredes dos cilindros. É de conhecimento comum na área que catalisadores de liga, como Ni-Y, Fe-Mo, Cu-Ni, e Co-Mo, superam outros catalisadores de metal único, mas a razão não está clara.

p Os pesquisadores do IBS realizaram uma simulação de dinâmica molecular sistemática para explorar o papel dos catalisadores de liga no crescimento do CNT. "Em uma simulação de dinâmica molecular, o movimento de cada átomo pode ser visto claramente e, Portanto, a variação da forma e da estrutura da partícula de catalisador durante o crescimento do nanotubo de carbono pode ser registrada com precisão. Isso nos permite ir além da capacidade dos melhores métodos experimentais, "explica Feng Ding, um líder de grupo do Centro e autor correspondente do estudo.

p Por meio das simulações de dinâmica molecular, os autores descobriram que os dois metais da liga são espacialmente separados na borda dos tubos:os CNTs tendem a atrair os átomos de metal mais ativos para a extremidade aberta dos cilindros (frente de crescimento), onde os átomos de carbono são inseridos na parede do CNT durante o crescimento, enquanto os átomos de metal menos ativos são empurrados para cima. Mais simulações mostram que este é um fenômeno geral e pode ser aplicado a muitos tipos de catalisadores de liga.

p Os pesquisadores do IBS também demonstraram que os catalisadores de liga conquistam as nanopartículas monometálicas porque os átomos de metal ativos próximos à borda do CNT capturam os átomos de carbono mais facilmente do que os menos ativos. Isso levará a uma maior concentração de carbono no sítio vicinal da frente de crescimento do CNT e uma rápida adição de átomos de carbono, que contribuem para o rápido crescimento do CNT.

p Uma vez que os átomos de carbono são continuamente incorporados aos CNTs em crescimento, os precursores de carbono não se acumulam em torno das nanopartículas de liga. Isso evita a formação de uma capa feita de átomos de carbono envolvendo toda a nanopartícula.

p "Este estudo teórico aborda um enigma de longo prazo do papel dos catalisadores de liga no crescimento de nanotubos de carbono. Ele revela a vantagem de usar catalisadores de liga no crescimento de nanotubos de carbono, e a separação de fase induzida por contato do catalisador de liga pode ser considerada como uma regra geral para orientar o projeto do catalisador para o crescimento controlável de nanotubos de carbono, "diz Lu Qiu, o primeiro autor do estudo.