پژوهشگران موسسه فناوری و استاندارد آمریکا با همکاری همتایان خود در دانشگاه ایالتی آریزونا با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری روبش محیطی (ESTEM) موفق به کنترل ابعاد و محل نانوذرات اکسید آهن شدند. با این کار می‌توان رشد نانولوله‌های کربنی روی زیرلایه اکسید سیلیکون را بهبود داد.
کنترل و بهینه سازی رشد نانولوله‌های کربنی
برای این که بتوان نانولوله‌های کربنی را به‌صورت انبوه برای استفاده در نمایشگرهای نشر میدان ارزان قیمت (FEDs) تولید و مورد استفاده قرار داد باید کنترل زیادی روی طول، قطر و دانسیته سطحی نانولوله‌ها داشت. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی ESTEM می‌توان نانوذرات را با دقت مشاهده و محل قرار گرفتن آنها را مشخص کرد با این کار رشد نانولوله‌های کربنی به‌صورت زنده قابل مشاهده خواهد بود. پیش از این فرض بر این بود که قطر نانولوله‌های کربنی به ابعاد نانوذرات آهن بستگی دارد آنها این فرضیه را مورد آزمایش قرار دادند. برای این کار دانسیته‌های مختلف از نانوذرات آهن روی زیرلایه مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج کار محققان نشان داد که پارامترهای مختلفی روی ابعاد و فعالیت کاتالیستی نانوذرات آهن اثر گذار است. برای مثال انتخاب پیش ماده ( فروسین یا دی‌آیرون نوناکربونیل)، دمای زیرلایه، زمان قرار گرفتن پیش ماده در کنار زیرلایه و انرژی پرتو الکترونی از جمله پارامترهای تاثیر گذار است. آنها توانستند از زمان رسوب گذاری استفاده کرده تا اندازه ذرات را کنترل کنند همچنین از محل پرتوالکترونی برای کنترل محل قرار گرفتن ذرات کاتالیست روی زیرلایه استفاده کردند. آنها دریافتند که فعالیت کاتالیستی ذرات آهن برای رشد لوله‌ها بستگی به مقدار کربنی دارد که به همراه آهن در حین فرآیند رسوب گذاری، رسوب‌گذاری می‌شود. دلیل این امر آن است که کربن در اطراف ذرات آهن تشکیل گرافیت می‌دهد. با ایجاد این پوسته گرافیتی، ذرات آهن برای کاتالیز کردن فرآیند رشد نانولوله‌های کربنی غیرفعال می‌شوند. برای حل این مشکل باید پیش ماده دی‌آیرون نوناکربونیل را به سیستم اضافه کرد و دمای زیرلایه را افزایش داد. از آنجایی که گرما روی همرسوبی کربن تاثیر ندارد، دی‌آیرون‌نوناکربونیل بهتر می‌تواند به‌عنوان پیش‌ماده کاتالیستی مورد استفاده قرار گیرد و رشد نانولوله‌های کربنی را کاتالیز کند. محققان معتقدند که نتایج این پروژه می‌تواند در تولید زیرلایه‌های حاوی نانولوله کربنی برای استفاده در FEDs مناسب باشد.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Controlling the size and the activity of Fe particles for synthesis of carbon nanotubes در نشریه Micron به چاپ رسیده است.
