Образцы из углеродных нанотрубок впитывают загрязнения с поверхности подложки, как губка, сообщают американские ученые.

Рис.1. Десорбция CCl4 из одностенных нанотрубок на графитизированной золотой пластине и из пластины без нанотрубок.

Уникальная адсорбционная способность одностенных углеродных нанотрубок, используемая для улавливания различных вредных веществ, достаточно хорошо известна. Недавно обнаружен новый, уникальный эффект - нанотрубки действуют как эффективные стоки подвижных молекул.

Исследователи из США использовали образцы нанотрубок, полученные лазерным методом. Затем нанотрубки очищали химическим методом и подвергали термической обработке в вакууме, чтобы их внутренняя область стала доступной для адсорбции. В эксперименте использовали графитизированные золотые пластинки площадью 1.3 см² (поверхностный слой графита имел толщину 3 - 5 нм). На одну из пластинок осаждали 36 мг одностенных углеродных нанотрубок (из суспензии в диметилформамиде). Пучок нанотрубок удерживался на графитизированной пластинке силами Ван-дер- Ваальса. Этот образец (а также и контрольный, без нанотрубок) прогревали в вакууме до 1073 К для удаления продуктов оксидирования и открытия внутренней области ОСНТ. На пластинки направляли поток газообразного CCl₄ (при температуре 97 К). Затем образцы нагревали со скоростью 2.0 К/с, и с помощью квадрупольного масс-спектрометра изучали кинетику десорбции CCl₄.Было проведено десять экспериментов с разными дозами CCl₄.

Рис. 2. Схема адсорбции подвижных молекул нанотрубками

Ученые обнаружили поразительный эффект: десорбция CCl₄, происходящая с графитизированной золотой пластинки без нанотрубок при 175 К, в присутствии нанотрубок при этой температуре была полностью подавлена. Для структуры с нанотрубками десорбция начиналась только при 200 К, максимум пика приходился на 260К (рис.1). При такой температуре время жизни CCl₄ на графитизированной золотой пластинке чрезвычайно мало, и кинетика десорбции обусловлена только углеродными нанотрубками. Авторы полагают, что при нагреве до температуры ~ 150 К (то есть ниже той, при которой происходит десорбция с контрольной пластинки) адсорбированные молекулы CCl₄ мигрируют по поверхности пластинки (причем на макроскопические расстояния!), до тех пор, пока не попадают в более глубокую потенциальную яму - в нанотрубку (или в канавки между нанотрубками). Миграция к адсорбционным центрам нанотрубок заканчивается при ~ 200 К, когда начинается десорбция из нанотрубок. Схема адсорбции приведена на рис. 2. Энергия активации десорбции CCl₄, определенная для контрольного образца, равна 44.2 кДж/моль, а энергия активации миграции по поверхности графитизированной золотой пластины ~ 1 кДж/моль. Авторы предлагают возможные применения одностенных нанотрубок или материалов, содержащих нанотрубки, - хранение или улавливание токсических соединений на молекулярном уровне.

Источник информации - заметка О.Алексеевой в бюллетене ПерсТ, выпуск 03 за 2004 г.