東京大學加熱粒子延伸奈米碳管使粗度增加三倍

 

刊登日期:2010/5/28
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日本東京大學野田優準教授與研究所學生長谷川馨發表聲明,指其開發出可穩定地製作粗度比原先大三倍的高科技材料-筒狀碳素分子「奈米碳管」的方式。研究團隊發現將奈米碳管延長後,碳管就會變粗的現象。如果粗型的碳管能夠量產的話,便能夠大量萃取出可治療患部的蛋白質並注入體內,或是用於新世代電子元件材料加工用途方面,希望早日能夠確立此新技術。


圖說:鐵粒子隨著時間而聚集變大,奈米碳管因而變粗

奈米碳管的新製法是將碳元素做成的薄片捲成筒狀,成為「單層奈米碳管」。然後在氧化鋁(alumina)材料表面灑滿直徑約2奈米的鐵粒子,再加入乙烯氣體並加熱至攝氏800度。將鐵粒子當作觸媒,奈米碳管便從一顆顆粒子的表面,像是草皮一樣生長出來,約十分鐘的時間就能達到平均0.8公厘的長度。

如以電子顯微鏡來觀察奈米碳管,發現其根部的直徑最大達到5奈米程度,尖端部分的直徑平均則為1.7奈米,因此可得知隨著奈米碳管的成長,其根部便會膨脹;而以往的奈米碳管則是如同吸管般、以相同的粗度延展。

奈米碳管的根部之所以會膨脹的原因,推測是由於基板上的鐵粒子因高溫而聚集、奈米碳管因此就在變大的粒子上持續不斷地成長。如果能夠控制溫度使鐵粒子保持一定大小的話,就有可能量產製作直徑最大達10奈米水準的單層奈米碳管。

研究團隊製作的奈米碳管,有一部分的側面被壓碎且形成重疊的兩片所謂「石墨烯」(Graphene)薄片,而石墨烯則是被視為新世代電子元件中相當重要的材料。

奈米碳管除了單層外,另還有兩層、三層、多層等類型。構造單純的單層奈米碳管雖然受到注目,但是缺點為粗度平均只有1.5奈米、有著過細的問題。如果為了要使奈米碳管變粗而使用大粒的鐵粒子作為觸媒的話,就沒辦法製作出單層的奈米碳管了。


資料來源: 日經產業新聞/材料世界網編譯
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