Сверхкритические флюиды обладают рядом интересных особенностей. Они отличные растворители, имеют низкую вязкость, высокую теплоемкость, высокие скорости переноса и высокие осмотические давления. Кроме того, их физические свойства могут быть легко изменены при помощи варьирования температуры и давления. Наиболее часто в качестве сверхкритического флюида применяется CO2, который нетоксичен, безопасен и сравнительно легко переходит в сверхкритическое состояние.
Японские исследователи объединили методы синтеза в плазме и сверхкритических растворах в один и смогли получить одномерные нанопровода оксида вольфрама, покрытые аморфным углеродом.
В ячейку, где происходит образование сверхкритического раствора, были помещены вольфрамовые электроды, к которым было приложено высокочастотное переменное напряжение. При атмосферном давлении из углекислого газа образовывалась плазма, после чего в ячейке создавалось большое давление и вводилось некоторое количество толуола. Авторы отмечают, что непосредственно в сверхкритическом состоянии плазму получить довольно проблематично.
В процессе реакции образовалась черная сажа, которая, как оказалось при ближайшем рассмотрении, состоит из множества нанопроволок длиной в несколько микрометров. Более того, было выделено 2 типа проволок – одни являются простыми проволоками диаметром 20-30 нм, а другие представляют собой коаксиальные структуры с внутренним диаметром 10-20 нм и внешним 20-30 нм. Последние составляют около 20% от общего числа проволок. В докритическом состоянии нанопроволоки не образуются, и только при достижении давления 20 МПа они становятся основным продуктом синтеза. В отсутствие органического растворителя (толуола) формирование проволок не происходит.
По данным EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) и ПЭМ, сердцевина коаксиальных проволок состоит из оксида вольфрама, а оболочка образована аморфным углеродом. Из данных рентгеновской дифракции было определено, что сердцевина сформирована моноклинными кристаллами WO3, и такую же структуру имеют и простые проволоки.
Работа «A supercritical carbon dioxide plasma process for preparing tungsten oxide nanowires» была опубликована в журнале Nanotechnology.
