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Stig Helveg von der Katalysator-Firma Haldor Topsoe und Wissenschaftler von der Technischen Universität von Dänemark in Lyngby haben den Wachstumsprozess von Kohlenstoff-Nanoröhrchen an nur etwa 20 Nanometer großen Nickel-Wachstumskeimen beobachten können.
Die Forscher nutzten dazu als Reaktionsmedium eine etwa 500 Grad Celsius heiße Methan-Atmosphäre. Dabei lagern sich die einzelnen Kohlenstoffatome Schicht für Schicht an dem Wachstumskeim an und bilden schließlich die bis zu mehreren Millimeter langen Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
Mit Hilfe des Elektronenmikroskops erkannten die Forscher nun, das sich das verwendete Katalysatormaterial dabei rhythmisch ausdehnt und zusammenzieht.
Im ausgedehnten Zustand scheiden sich die Kohlenstoffatome ringförmig auf dem Metallkontakt ab und verbinden sich. In der darauf folgenden Kontraktionsphase schafft der Katalysator neuen Platz für den nächsten Anlagerungsprozess.
Die Forscher vermuten, dass sich mit diesem Pulsieren die katalytischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Teilchengröße erklären lassen. Katalysatoren mit Partikelgrößen zwischen fünf und 20 Nanometer sind elastischer als größere Körner und lassen deshalb diesen Mechanismus zu.
Das Wissenschaftlerteam hofft nun, der gezielten Synthese von Kohlenstoff-Nanoröhrchen einen gewaltigen Schritt näher gekommen zu sein. Möglicherweise können durch maßgeschneiderte Katalysatoren zukünftig ausschließlich leitende oder halbleitende Nanoröhrchen synthetisiert werden.
Haldor Topsoe A/S
Herr Stig Helveg
Nymollevej 55
DK-2800 Kgs. Lyngby
sth@topsoe.dk
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