Одностенные углеродные нанотрубки вызывают большой интерес у ученых благодаря своим свойствам. Было показано, что они могут обладать как металлическими, так и полупроводниковыми свойствами в зависимости от их диаметра и хиральности. Нанотрубки, полученные обычными методами, часто объединяются в пучки из-за Ван-дер-Ваальсова взаимодействия, что сказывается на их электрических свойствах. Это является основным препятствием для использования углеродных нанотрубок. Обычно пучки разделяют электрофорезом или хроматографическими методами, но эти подходы основаны на использовании ПАВов и полимеров, а также включают в себя много стадий.
Китайские ученые придумали простой способ разделять углеродные нанотрубки, который основан на кулоновском взрыве. Суть в том, что при превышении определенного заряда кластер становится нестабильным и происходит взрыв. С помощью этого метода можно разделять пучки нанотрубок на более тонкие части с одинаковым диаметром, а также получать отдельные нанотрубки.
Можно отметить несколько достоинств метода кулоновского взрыва. Во-первых, не нужно использовать ПАВ. Во-вторых, разделение пучка можно проводить на различных подложках (таких, как кремний и сапфир), что обеспечивает дополнительные удобства при производстве устройств на основе углеродных нанотрубок. И, в-третьих, метод включает в себя только одну стадию, и прост в исполнении.
Углеродные нанотрубки синтезировали методом CVD. Устройство для их зарядки было сделано следующим способом: нить из углеродных нанотрубок поместили на стеклянную пластинку, затем на нее нанесли две капли серебряной проводящей "краски", которые соединили с двумя платиновыми нитями. Эти нити играют роль электродов. Один электрод был соединен с постоянным источником напряжения, а другой оставался "плавающим". Исследуемая нить из нанотрубок имела диаметр около 10 мкм и длину около 1,1 мм. Сопротивление устройства составило несколько тысяч Ом при комнатной температуре.
На рис.1 представлено типичное «нанодерево» из углеродных нанотрубок после проведения эксперимента (электростатический потенциал – около 15 В). Видно, что разделение нанотрубок происходит на одном конце пучка, который перпендикулярен основной нити. Отделенные части находятся друг от друга на максимальном расстоянии. По данным атомно-силовой микроскопии видно, что полученные «ветки» состоят из 3-6 индивидуальных нанотрубок, но можно разглядеть и отдельные нанотрубки диаметром около 1,5 нм.
Предложенный метод может быть использован для создания устройств на основе углеродных нанотрубок. Ученые предполагают, что данный метод можно использовать и для других наноматериалов.
Работа «Coulomb Explosion: A Novel Approach to Separate Single-Walled Carbon Nanotubes from Their Bundle» была опубликована в Nano Letters.
