Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm
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MO: Molekülphysik
MO 15: Poster I: Cluster und Fullerene
MO 15.19: Poster
Mittwoch, 5. April 2000, 10:30–13:00, Aula
Berechnung der Durchmesser einwandiger Kohlenstoff-Nanoröhren aus experimentellen Parametern — •Henning Kanzow und Adalbert Ding — Optisches Institut, Technische Universit*t Berlin
Versuchsergebnisse anderer Gruppen zur Herstellung von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (single-wall carbon nanotubes - SWCNTs) in Plasma- und CVD-Methoden (chemical vapour deposition) zeigen, daß SWCNTs in Bündel bei Temperaturen unter 2000 C an flüssigen Metall und Kohlenstoff enthaltenden katalytischen Partikeln wachsen. Ein detailliertes Modell für die Bildung von SWCNTs wird vorgeschlagen, das auf der VLS-Theorie (vapour-liquid-solid) für die Bildung von „Whisker“ basiert. Nach dem ursprünglichen Modell zersetzen sich gasförmige Moleküle an der Oberfläche eines katalytischen Metallpartikels. Die daraus resultierende übersättigte Flüssigkeit scheidet die gelöste Komponente kontinuierlich in Form von Zylindern aus. Als Kohlenstofflieferanten für das Wachstum von SWCNTs fungieren bei den CVD-Verfahren kohlenstoffhaltige Gase wie Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxid; bei den Plasmamethoden sind es vermutlich Fullerene oder Fullerenfragmente. Wichtigstes Element des Entstehungsmechanismus von SWCNTs ist ein Übergangszustand, bei dem ausgeschiedene Graphitschichten eine Schwingung durchlaufen, bei der Graphithalbschalen gebildet werden. Die sp2-Orbitale an ihren Rändern überlappen mit den d-Orbilalen des Metalls, wodurch die Kappen stabilisiert werden. Ein zylindrisches Wachstum resultiert. Durch Berechnung der energetischen Situation des postulierten Übergangszustandes können wir die mittleren Durchmesser der einwandigen Nanoröhren in Abhängigkeit vom katalytischen Metall und der Temperatur berechnen.