Nanotubos de carbono, ¿cómo los haces?

Hay un par de técnicas utilizadas para producir nanotubos de carbono (CNT). El más utilizado se llama Deposición química de vapor (CVD).

La CVD es el mismo proceso que se utiliza para fabricar semiconductores y otros dispositivos microelectrónicos. Durante un proceso basado en CVD para formar nanotubos, parte del gas que contiene carbono (EG metano) se vierte en una cámara donde, a altas temperaturas y con la ayuda de un catalizador, el gas se descompone en sus componentes elementales. Los átomos de carbono en el gas luego se depositan en una superficie especialmente tratada llamada sustrato para formar nanotubos de carbono.

Hay docenas de variaciones de cómo funcionaría este proceso solo. Por ejemplo, en un método común, pequeñas partículas de catalizador se extienden sobre el sustrato antes de colocarlas en la cámara y comenzar el proceso. Cuando el gas se descompone, los átomos de carbono se depositarán alrededor de las partículas de catalizador y el nanotubo crecerá verticalmente desde el sustrato, suspendido en el aire sobre él. En esta técnica, variar la presión en la cámara, la temperatura, el tipo de catalizador y sustrato y una serie de otros factores pueden cambiar la calidad de sus nanotubos, así como el tipo de nanotubos que son (semiconductores, metálicos, de pared simple, doble pared, paredes múltiples, etc.)

Además de eso, la forma en que el catalizador se dispersa a través del sustrato se puede cambiar para hacer crecer los nanotubos a lo largo del sustrato en su lado o al azar en cualquier dirección. El sustrato mismo puede cambiarse para que los nanotubos crezcan también en poros en el sustrato. Algunas técnicas han desarrollado nanotubos sin catalizadores y, en algunos casos, sin sustratos. Otras técnicas han desarrollado nanotubos utilizando alta presión o presión de vacío, o utilizando plasma en lugar de alta temperatura para hacer que el gas se descomponga.

Además de eso, la deposición química de vapor no es la única técnica que se puede utilizar para cultivar nanotubos. Se ha demostrado que las técnicas llamadas descarga de arco, ablación con láser y antorcha de plasma producen nanotubos al quemar algunos compuestos que contienen carbono. No sé mucho sobre estas técnicas, Google sería tu mejor amigo aquí.

Sin embargo, ninguna de estas técnicas es perfecta. Es extremadamente difícil tener un grado significativo de control sobre los procesos a una escala tan pequeña, y como resultado, los nanotubos a menudo tienen muchos defectos, son muy caros (a veces 500 dólares por gramo) y no se pueden cultivar en longitudes mucho más largas que unos pocos centímetros incluso en los mejores escenarios. Sin embargo, resolver estos problemas nos proporcionaría el mayor jonrón en desarrollo científico y / o tecnológico en los últimos 50 años.

Aquí hay un buen video de NOVA que cubre muchos de los conceptos básicos y explora algunas investigaciones de vanguardia en el campo:

¡Hola! Gran pregunta! Las (3) técnicas más comúnmente empleadas para sintetizar nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) son las siguientes:

1.) Deposición química de vapor (CVD) (el carbono de un gas basado en hidrocarburos se deposita en un sustrato bajo ciertas condiciones de temperatura / presión)

2.) Descarga de arco (se pasa una alta corriente / voltaje entre dos electrodos basados ​​en carbono)

3.) Ablación láser (el láser YAG dopado con Nd se proyecta hacia el objetivo de grafito)

¡Espero que esto ayude!