Одно из возможных применений углеродных нанотрубок - "нанотрубопроводы", "наноиглы" и "нанопипетки". Шведские ученые впервые продемонстрировали возможность использования многостенной углеродной нанотрубки в качестве нанопипетки для металла.

Рис.1. Схематическое изображение экспериментальной конструкции, на вставке изображена прикрепленная к металлической проволоке нанотрубка, заполненная железом.

В настоящее время существует возможность манипулирования с отдельными атомами на поверхности твердого тела с помощью сканирующего туннельного микроскопа (см., например, новость "Управление излучением твердотельных структур на атомном уровне" ), что дает возможность создавать конструкции из отдельных атомов. Однако при необходимости создания несколько более масштабных искусственных структур использование подобной методики не очень удобно в виду длительности и трудоемкости их "поштучной" сборки из отдельных атомов. Поэтому нанотехнологам желательно иметь в своем распоряжении инструменты, позволяющие работать с существенно большими массивами атомов. В силу своих замечательных механических и химических свойств углеродные нанотрубки идеально подходят на роль инструмента технологии XXI века.

Ученые из Гетеборга впервые продемонстрировали успешное использование многостенных углеродных нанотрубок в качестве "нанопипеток" для металла [1]. Эксперименты проводились внутри просвечивающего электронного микроскопа (рис.1), что позволяло "вживую" наблюдать за процессом нанесения металла (железа) на поверхность, а также "сбора" наночастичек металла с поверхности.

Рис. 2. Движение железа внутри нанотрубки под действием элетрического тока (изображение, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии).

Для экспериментов использовались заполненные железом многостенные углеродные нанотрубки, которые крепились к металлической проволоке с помощью проводящего клея. Приближая нанотрубку к золотому зонду (вставка на рис.1, рис.2a), ученые пропускали через нанотрубку электрический ток, под действием которого железо внутри нанотрубки разбивалось на отдельные частицы (рис.2b); эти частицы (не капли - плавления металла не происходило) начинали перемещаться, увлекаемые электрическим током (рис.2с).

Как показали дальнейшие эксперименты, возможно не только наносить металл на поверхность, но и вести более тонкую работу с частичками металла: собирать их с поверхности, перемещать в другое место, наносить, вновь собирать и т.д. (рис.3). Правда, столь успешные манипуляции с частичкой железа удавалось осуществлять только в том случае, когда металл наносился на поверхность нанотрубки большего размера. Если же вместо поверхности нанотрубки использовалась поверхность золота, удавалось осуществлять только нанесение металла на эту поверхность (в этом случае сила адгезии больше примерно на три порядка, так что "оторвать" каплю железа от металлической поверхности гораздо труднее).

Рис. 3. Манипуляции с наночастичкой металла. a - схема эксперимента: на прикрепленной к концу металлической проволоки многостенной углеродной нанотрубке большого диаметра находится металлическая частица, манипуляции с которой осуществляются с помощью нанотрубки меньшего диаметра, закрепленной на острие золотой проволочки; b, c, d, e, f, g - работа нанопипетки (полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии изображения), изначально наночастичка металла (показана синей стрелкой) находится на конце еще одной нанотрубки (b).

1. K.Svensson, H.Olin, and E.Olsson. Phys.Rev.Lett, v.93, 145901 (2004).

Е.Онищенко