Углеродные нанотрубки, несмотря на все технические достижения, сделанные с их помощью, выглядят достаточно уныло и однообразно, рассматривая их под микроскопом можно увидеть только темные трубы различной длины. Ученые Мичиганского университета, разработали новый процесс выращивания нанотрубок, названный "капиллярным формированием", используя который можно вырастить углеродные нанотрубки различной формы, напоминающие закрученные шпили, концентрические кольца и изогнутые лепестки. И дело здесь заключается совсем не в эстетике, хотя формы таких нанотрубок выглядят немного фантастически, все дело состоит в том, что нанотрубки, имеющие сложную трехмерную форму могут стать огромным прорывом в области разработки микроустройств и наноматериалов.

"Достаточно просто получать прямые углеродные трубки, это делается весьма простым способом" - рассказывает профессор Мичиганского университета А. Джон Харт (Prof. A. John Hart). - "Ранее было совершенно невозможно придать им произвольную, более сложную, форму. Но ведь создание сложных пространственных структур является одной из главных целей нанотехнологий и нанопроизводства. Метод капиллярного формирования может быть применен к производству различных типов нанотрубок и нанопроводников, не только углеродных, но и из других материалов. А его относительная простота и масштабируемость делает его вполне приемлемым для промышленного производства".

Процесс капиллярного формирования нанотрубок начинается с нанесения на кремниевую подложку рисунка из тонкой металлической пленки, который служит шаблоном и катализатором для выращивания нанотрубки. Форма этого рисунка и определяет форму нанотрубок, которые вырастут на его основании. Затем положка с нанесенным рисунком нагревается в специальной печи до высокой температуры, атмосфера в этой печи представляет собой смесь различных углеводородных соединений. Газообразные углеводороды, под воздействием высокой температуры и каталитического действия металла, распадаются на составные части. Высвобождающийся углерод осаждается на поверхность катализатора, начиная процесс формирования новой нанотрубки, которая продолжает расти вверх от подложки.



По завершению выращивания нанотрубок до необходимой длины, положка вместе с нанотрубками помещается в среду кипящего ацетона, который под воздействием капиллярных сил проникает внутрь созданных структур, заставляя их сгибаться и скручиваться в сложные трехмерные формы. "Мы обнаружили, что изначальная форма шаблона влияет не только на форму выращиваемых нанотрубок, она влияет также на то, каким образом капиллярные силы будут воздействовать на нанотрубки. Одна форма вызовет изгиб, другая форма вызовет скручивание и т.д. А комбинируя формы шаблонов, мы можем создавать очень сложные формы нанотрубок" - поясняет Джон Харт.

Используя новый метод производства можно получать большие партии нанотрубок заданной формы за один раз. Ученые считают, что это позволит сильно двинуть вперед область нанотехнологий и обеспечит появление новых микроустройств, метаматериалов и легких конструкционных материалов для самолетов и космических кораблей будущего.

Подробные результаты этих исследований были опубликованы в последнем выпуске журнала Advanced Materials.