Все мы слышали, как закаляют сталь. А вот китайские ученые решили проделать нечто подобное с графитом [1]. Они быстро нагрели графитовые стержни "докрасна" (выше 800°С) на воздухе, а затем немедленно погрузили в воду при температуре 0°С (рис.1). После легкого взрыва вода стала немного замутненной. Эти шаги исследователи повторяли многократно и собрали продукт, содержащий многостенные нанотрубки. Выход составил ~ 40%. Таким образом, найден общедоступный метод получения высококачественных МСНТ при нормальном давлении и в отсутствии катализатора. Ученые рассуждают так: для формирования нанотрубки достаточно отделить верхний графитовый слой (или несколько слоев) и скрутить его. Остается решить две задачи - первую, откуда взять энергию, чтобы изогнуть и оторвать графитовые слои, и, вторую, как свернуть пластину в трубку и соединить края. Когда нагретые гарфитовые стержни погружаются в холодную воду, температура на поверхности резко снижается, а внутри все еще остается очень высокой, и внешние графитовые пластины скручиваются. В соединении краев важную, хотя до конца не понятую, роль играет вода. Полученные нанотрубки имеют внутренний диаметр 5-10нм, внешний - 30-50нм. Их длина составляет сотни нанометров. Стенки нанотрубок состоят из практически бездефектных графитовых слоев, расстояния между стенками равны 0.34 нм.

 

Рис.1. Схема образования многостенных нанотрубок из графитового стержня

Возникает естественный вопрос: действительно ли получены идеальные многостенные бесшовные нанотрубки, или это наноструктуры типа "свиток", имеющие два свободных края (один внутри и другой снаружи). Представлено несколько свидетельств (TEM, электронная дифракция, рамановская спектроскопия и др.) в пользу первого предположения.

Читатели уже знают, что толстые пленки из ориентированных углеродных МСНТ хорошего качества китайские ученые смогли получить, пользуясь обычной спиртовкой [2]. И снова исследователи из этой древней страны удивили нас своим умением находить оригинальные и очень простые способы решения сложных задач.

1. Z. Kang et al. J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, p. 13652 
2. ПерсТ, 2003, 10(5), с.2