Периодическое строение углеродных нанотрубок подталкивает к тому, чтобы применить для описания их роста теоретические принципы, справедливые для кристаллов. Учёные в течение последнего десятилетия с переменным успехом пытались создавать новые теории для описания роста, скорости образования УНТ и качественного состава продукта, однако ларчик, возможно, открывался довольно просто. Группа американских учёных рассмотрела процесс формирования УНТ с позиции обычной теории роста кристаллов и обнаружила, что моделирование состава полученного продукта при синтезе УНТ практически идеально совпадает с ранее известными экспериментальными данными.
Авторы работы ввели в рассмотрение вектор Бюргерса, который направлен вдоль оси роста нанотрубки (рис.1), и смоделировали процесс роста УНТ (рис.2). Стоит отметить, что для начала построения нового углеродного кольца в случае ахиральных трубок требуется преодолеть некоторый энергетический барьер (G*). Учёные обнаружили, что при небольших значениях kБT (~0,1 еВ, что соответствует температуре CVD метода) в основном должны образовываться нанотрубки с конфигурацией «кресло». Скорость роста (т.е. скорость «осаждения» углерода) при этом пропорциональна углу хиральности (θ) УНТ: Kl ~ K/d ~ k0*sin(θ). На рисунке 3 приведены экспериментальные данные и проведённый теоретический расчёт количества и состава получаемого продукта.
Учёные уверены, что дальнейшее развитие данного подхода, в том числе в области численного моделирования, и учёт влияния катализатора позволит более точно предсказывать выход тех или иных видов углеродных нанотрубок.
