اصلاح ساختاری در حین رشد نانولوله کربنی

این گروه تحقیقاتی دریافته‌ است که آهن بهترین گزینه به‌عنوان کاتالیست
است. آهن می‌تواند نقص‌های توپولوژیکی – نظیر حلقه‌های بسیار بزرگ یا بسیار
کوچک- را کاهش داده در نتیجه خواص الکترونیکی و فیزیکی نانولوله‌ها را
بهبود دهد. اگر فاکتورهای دخیل در فرآیند به شکل مناسبی تنظیم شوند آنگاه
فرآیند بهبود ساختاری صورت گرفته و چیدمان صحیح اتم‌ها اتفاق می‌افتد. در
این حالت اتم‌های کربن به شکل شش ضلعی کنار هم قرار گرفته و در نهایت
نانولوله‌ها و گرافن ساخته می‌شود. این گروه تحقیقاتی از تئوری‌ عامل
دانسیته برای انالیز انرژی مورد نیاز برای تولید نانولوله و گرافن استفاده
کردند.

دینگ از محققان این پروژه که از سال ۲۰۰۵ تا ۲۰۰۹ در آزمایشگاه یاکوبسن در
دانشگاه رایس مشغول تحقیقات است می‌گوید این نکته بسیار جالب است که
می‌توان از فرآیند اصلاح ساختاری در رشد نانولوله‌های کربنی استفاده کرد.
این که هر اتم کربن در ساختار نانولوله‌ها در کجا قرار بگیرد کاملا وابسته
به این است که انرژی آن چقدر است. دو فرضیه وجود دارد، یکی که بیشتر رایج
است می‌گوید نقص‌ها به‌وفور در فرآیند رشد ایجاد می‌شوند اما بعدها در اثر
آنیلینگ این نقص‌ها اصلاح می‌شوند، در واقع فرآیند اصلاحی در این میان وجود
دارد. فرضیه دوم می‌گوید که نقص‌ها اصلا به‌وجود نمی‌آید که این کاملا غیر
منطقی است. همه این‌ بحث‌ها در حد کلام است و هیچ آنالیزی کمی درباره آن
صورت نگرفته است. این موضوع دلیل اهمیت پروژه‌ای است که ما انجام دادیم.

محققان نشان دادند که اگر بتوان از حلقه هفت ضلعی یک اتم به حلقه پنج ضلعی
اضافه کرد آنگاه هر دوی این ساختارها که دچار نقص هستند به حالت شش ضلعی
خواهند رسید که ساختاری کامل است. این کار در دمای ۹۳۰ درجه کلوین (۱۲۱۴
درجه فارنهایت) انجام می‌شود. بهترین کاتالیست فلز آهن است.