Nanodrążenie w graficie

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Zespół z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i Rice University uzyskał najmniejsze na świecie tunele. Udało się to po przyłożeniu do grafitu nanocząstek niklu. Całość podgrzano w obecności wodoru. Naukowcy uważają, że to doskonały sposób na szyty na miarę grafit np. do zastosowań medycznych.

Powierzchnia cząstek metalu działa jak katalizator, który przyspiesza usuwanie atomów węgla i tworzenie metanu (węgiel reaguje z wodorem). Dzięki zjawiskom kapilarnym nikiel jest wciągany do powstającego otworu. Później nanocząstki przepychają się przez grafit, drążąc tunel. Podczas eksperymentów uzyskiwano tunele o wymiarach od 1 do 50 nm.

By udowodnić, że kanaliki naprawdę istnieją, amerykańsko-niemiecki zespół skorzystał ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz skaningowego mikroskopu tunelowego (STM).

De facto mikroskopy obrazowały tylko wierzchnie warstwy próbki. Tunele pod nimi pozostawiają jednak ślady na powierzchni, a ich przebieg można śledzić - wyjaśniają Maya Lukas i Velimir Meded z Instytutu Nanotechnologii KIT. Trajektorię wydrążeń obrazowano za pomocą STM (bardzo pomocne okazały się tworzone na tej postawie symulacje komputerowe), a wykonane z różnych perspektyw zdjęcia z SEM pozwalały na dokładne określenie ich głębokości. Naukowcy podkreślają, że w nowej nanoporowatej formie grafitu wierzchnie warstwy wyginają się u szczytu tuneli do środka; miejscowa gęstość stanu nie ulega zmianie.

Porowaty grafit jest wykorzystywany np. w elektrodach akumulatorów litowo-jonowych. Stosując pory o właściwych wymiarach, można by skrócić czas ich ładowania. W medycynie porowaty materiał byłyby zaś doskonałym nośnikiem leków o przedłużonym okresie uwalniania.