وبلاگ

• • • • • • 1. 1. تبخیر لیزری

             

             

         

         

     

     

در سال ۱۹۹۵ گروه اسمالی از دانشگاه رایس، ساخت نانولوله‌های کربنی به روش تبخیر لیزری را گزارش کردند. یک لیزر پالسی یا لیزر پیوسته برای تبخیر هدفی گرافیتی در کوره‌ای با دمای ۱۲۰۰ ^۰C بکار برد. تفاوت عمده بین لیزر پالسی و پیوسته در این است که در لیزر پالسی به‌شدت نور بسیار بالاتری نیاز است (حدود ۱۰۰ KW/ cm² در مقایسه با ۱۲ KW/cm²). توسط جریان گاز هلیم یا آرگون فشار داخل کوره در ۵۰۰ تور تنظیم می‌شود. یک ابر کربنی بسیار داغ شکل می‌گیرد، امتداد می‌یابد و به‌سرعت سرد می‌شود. در زمان خنک شدن ذرات بخار، اتم‌ها و مولکول‌های کوچک کربن متراکم می‌شوند و خوشه‌های بزرگ‌تری شامل فلورین ها را پدید می‌آورند. کاتالیست ها نیز شروع به تراکم می‌کنند و به سر توده‌های کربنی می‌چسبند و از بسته شدن سر آن‌ها و شکل‌گیری یک ساختار بسته قفس شکل، جلوگیری می‌کنند. حتی ممکن است هنگام برخورد کاتالیست ها به ساختارهای قفس شکل، آن‌ها را باز کنند. سپس از این توده‌های اولیه، موکول‌های لوله‌ای در قالب نانولوله‌های تک جداره رشد می‌کنند تا جایی که ذرات کاتالیست خیلی بزرگ شوند یا تا حدی که شرایط به‌اندازه کافی سرد شود و کربن نتواند روی سطح کاتالیست منتشر گردد. همچنین ممکن است ذرات به حدی از لایه کربن پوشیده شوند که توان جذب کربن بیشتری را نداشته باشند که در این صورت، نانولوله از رشد بازمی‌ایستد. نانولوله‌های حاصله در این حالت توسط نیروهای واندروالسی به هم می‌چسبند و دسته‌هایی را تشکیل می‌دهند که به آن رشته یا دسته^[۳۹]۱ نانولوله‌ها می‌گویند[۷].

شکل ۲-۲۲- مکانیسم تشکیل نانولوله کربنی؛ کربن از آند تبخیر می‌شود و روی سطح کاتد می‌نشیند[۷].
در مقایسه طیف ساطع‌شده از گونه‌های تحریک‌شده از یک هدف گرافیتی مرکب در تبخیر لیزری، با مشاهده طیف بخار C₆₀، به شباهت‌های قابل‌توجه، اما نه‌چندان دقیق پی می‌بریم که می‌تواند بیانگر این باشد که همان‌طور که از یک هدف بدون کاتالیست، فلورین حاصل می‌شود، از یک هدف با کاتالیست نیز درروش تبخیر لیزری، کربن به‌صورت فلورین حاصل می‌گردد. ولی پالس‌های بعدی لیزر، فلورین ها را تحریک می‌کند تا از آن‌ها C₂ ساطع گردد و روی ذرات کاتالیست جذب شود و نانولوله‌های تک جداره رشد دهد. ازآنجاکه شرایط بهینه، برای گاز زمینه ترکیب کاتالیست همانی است که در تخلیه قوس الکتریکی بکار می‌رود، می‌توان گفت که تبخیر لیزری مشابه تخلیه قوس الکتریکی عمل می‌کند و احتمالاً واکنش‌ها در هر دو روش از یک مکانیسم پیروی می‌کنند[۷].

• • • 1. 1. رسوب بخار شیمیایی (CVD)

       

       

   

   

رسوب بخار شیمیایی از قرار دادن منبع کربن در حالت گازی و استفاده از یک منبع انرژی نظیر پلاسما یا فیلمان حرارتی برای انتقال انرژی به مولکول گازی کربنی به دست می‌آید. منابع کربن گازی رایج برای این کار عبارت‌اند از: متان، منوکسید کربن و استیلن. از منبع انرژی برای شکست مولکول گاز و آزاد کردن اتم واکنش‌پذیر و فعال کربن استفاده می‌شود. سپس کربن به سمت زیرلایه گرمی که توسط یک کاتالیست پوشش داده‌شده است، منتشر می‌شود و در آنجا نشست می‌کند. معمولاً از فلزاتی نظیر آهن، نیکل یا کبالت به‌عنوان کاتالیست استفاده می‌شود[۷].