ИСТИНА

Углеродные нанотрубки обладают рядом уникальных свойств – высокие электропроводность, удельная поверхность, теплопроводность, модуль упругости, прочность на разрыв, что делает их пригодными для использования в различных сферах деятельности, начиная от электроники и заканчивая созданием космических приборов. Структурные особенности углеродных нанотрубок, наличие металлической частицы катализатора внутри нанотрубки, примеси и другие факторы влияют на свойства нанотрубок, и, как следствие, области применения. Так, заполненные металлом углеродные нанотрубки могут найти применение в такой области как наноэлектроника, в качестве наноэлектромагнитов, зондов силовой микроскопии, высокочувствительных магнитных сенсоров и носителей информации [1-3]. Углеродные нанотрубки без примесей и металлической составляющей используются при создании высокоэффективных полевых транзисторов, являются перспективным материалом при разработке прозрачных электродов, электродов для солнечных батарей, экранов дисплеев [4, 5]. CVD метод осаждения нанотрубок из газовой фазы с использованием летучего катализатора позволяет получить хорошо выровненные и длинные углеродные нанотрубки. Выбор катализатора влияет на механизм роста и структуру углеродных нанотрубок [6-8]. В CVD методе широкое распространение получили катализаторы, содержащие Fe, Ni и Co, которые используют в качестве активных центров роста из-за их прочной связи с растущими углеродными нанотрубками. Кроме того, летучие катализаторы дают возможность получать каталитически активные частицы непосредственно в зоне реакции [5, 9, 10]. Целью настоящей работы является получение углеродных нанотрубок с использованием различных металлоценов и их смесей, исследование структурных особенностей и электрофизических свойств углеродного продукта. На лабораторной установке методом CVD проведена серия экспериментов по синтезу углеродных нанотрубок из смеси этанола, тиофена и катализатора по ранее разработанной технологии [11, 12]. В данной работе в качестве предшественников катализатора использовали не только ферроцен, но и другие металлоцены переходных металлов – никелоцен, кобальтоцен, а также их смеси в различных сочетаниях 50/50, 25/75 и др. Подача реакционной смеси в реактор осуществлялась через испаритель или небулайзер. Результаты исследований образцов методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) показали, что, в зависимости от используемого металлоцена (Fe, Ni или Co), образуются структуры нанотрубок с цилиндрическим и коническим расположением графитовых слоев, сегментированные, полые и заполненные металлом. Следует отметить, что в случае использования никелоцена и кобальтоцена получены углеродные нанотрубки, наполненные никелем или кобальтом (рис. 1 а, б), а в случае ферроцена инкапсулированные частицы металла по большей части находятся в вершинах углеродных наноструктур (рис. 1 в). На рисунке 2 показано панорамное изображение из нескольких микрофотографий «протяженной углеродной нанотрубки», заполненной металлической составляющей. Анализ дифракционной картины 291 показал, что это металлический никель. Никелоцен и кобальтоцен приводят к образованию длинных «нанопроволок» из металла, включенных в полость углеродной нанотрубки. В данном случае частицы никеля и кобальта выполняют роль катализатора и наполнителя. В настоящее время проводятся исследования электрофизических свойств образцов, полученных на различных металлоценах.