سنتز نانو لوله های کربنی (Synthesis CNT & CNTs ) بر مبنای رسوب شیمیایی کاتالیستی (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : در روش های تکثیر نانو ترانزیستورها و نانو لوله ها با سنتز نانولوله های کربنی بر مبنای رسوب شیمیایی کاتالیستی بخار (CCVD ) شامل تجزیه منبع کربنی روی ذرات یا خوشه های کوچک فلزی به عنوان کاتالیست است این روش تکثیر نانو ترانزیستور ها شامل فرآیند هتروژن و هموژن می باشد. فلزات مورد استفاده برای این واکنش ها فلزات واسطه هستند، مانند آهن، کبالت، نیکل. در مقایسه با تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، نانولوله های کربنی عموما در دمای پایین تری حدود 011 تا 0111 درجه تشکیل می شوند.
عموماً انتخاب پذیری این روش برای تولید نانو لوله های کربنی چند دیواره بیشتر است. هر دو فرآیند هموژن و هتروژن به ماهیت و ساختار کاتالیست مورد استفاده علاوه بر شرایط عملیاتی بسیار حساس هستند. نانو لوله های کربنی تولید شده با این روش در مقایسه با روش قوس الکتریکی طول (چند ده تا چند صد میکرومتر) و نقص بیشتری دارند. نقص بیشتر نانو لوله ها به دلیل استفاده از دمای کمتر در مقایسه با روش قوس الکتریکی است که اجازه هیچ بازآرایی ساختاری را نمی دهد.
وقتی اتم کربن در کاتالیزور به مقدار فوق اشباع رسید، رسوب و رشد نانولوله های کربنی آغاز می شود. اگر تعامل کاتالیزور با بستر ضعیف باشد )فلز با بستر دارای زاویه تماس حاد باشد(، نانولوله در پایین کاتالیزور (tipgrowth) و اگر تعامل کاتالیزور با بستر قوی باشد فلز با بستر دارای زاویه تماس باز باشد. نانولوله در بالای کاتالیزور رشد می کند (growth base) در حالت اول امکان تولید نانولوله با یک سر باز وجود دارد. شکل فیزیکی کربن رسوب کرده نانو لوله کربنی تک دیواره، چنددیواره، آمورف و الیه گرافیتی پوشش دهنده نانوذرات کاتالیست( به عوامل زیادی مانند اندازه ذرات کاتالیستی، نرخ رسوب بستگی دارد. وقتی نرخ رسوب برابر و یا کمتر از نرخ نفوذ کربن است، الیه گرافیتی اطراف نانوذرات کاتالیستی تشکیل می شود. وقتی نرخ رسوب بیشتر از نرخ نفوذ کربن است، نانولوله کربنی شکل می گیرد. اندازه نانوذرات کاتالیستی نقش مهمی را در رشد نانولوله ها ایفا می کند عموما نانوذرات کاتالیستی با اندازه کوچک )کمتر از 01 نانومتر( برای هسته زایی و رشد نانولوله کربنی فعال هستند. اگر اندازه ذرات در حد یک نانومتر باشد، نانولوله تک دیواره شکل می گیرد. نانوذرات کاتالیستی با اندازه 01تا 51 نانومتر منجر به رشد نانولوله چند دیواره می شوند. همچنین نانوذرات کاتالیستی با اندازه بزرگتر از 51 نانومتر با ورقه های آمورف گرافیتی پوشش داده می شوند. و ساخت چیپ ها و نانو ترانزیستور ها نمایی از تاثیر ساختار کریستالی کاتالیست را بر شکل و ساختار نانو رشته کربنی میباشد.
نتیجه گیری :
در روش های تکثیر نانو ترانزیستورها و نانو لوله ها با سنتز نانولوله های کربنی بر مبنای رسوب شیمیایی کاتالیستی بخار (CCVD ) شامل تجزیه منبع کربنی روی ذرات یا خوشه های کوچک فلزی به عنوان کاتالیست است این روش تکثیر نانو ترانزیستور ها شامل فرآیند هتروژن و هموژن می باشد. فلزات مورد استفاده برای این واکنش ها فلزات واسطه هستند، مانند آهن، کبالت، نیکل. در مقایسه با تخلیه قوس الکتریکی و سایش لیزری، نانولوله های کربنی عموما در دمای پایین تری حدود 011 تا 0111 درجه تشکیل می شوند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک