Il catalizzatore per la crescita dei CNT è un metallo, in genere un metallo di transizione come il nichel.
Questo metallo catalizzatore viene depositato su un substrato.
Nello studio citato di Hofmann et al. (2003), si trattava di uno strato di nichel di 6 nm su silicio.
Il catalizzatore svolge un ruolo cruciale nel processo di deposizione da vapore chimico (CVD).
Soprattutto nel caso della CVD potenziata al plasma (PECVD), facilita la decomposizione del gas idrocarburico (ad esempio, l'acetilene) e la successiva crescita dei nanotubi di carbonio.
Il catalizzatore metallico avvia la crescita dei CNT scomponendo il gas idrocarburo in atomi di carbonio che possono poi formare i nanotubi.
Le particelle di catalizzatore (aggregazione, segregazione o migrazione) sono influenzate da vari fattori, tra cui la chimica del plasma, gli effetti del campo elettrico e la chimica di superficie.
Le dimensioni e la densità delle particelle di catalizzatore possono influenzare in modo significativo il diametro e la densità dei CNT.
Nel processo PECVD, il catalizzatore non solo promuove la decomposizione del gas idrocarburo, ma controlla anche la nucleazione e la crescita dei CNT.
L'efficacia del catalizzatore può essere influenzata dal suo pretrattamento, dalla natura del substrato e dalla presenza di un sottostrato metallico o di una barriera di diffusione.
Ad esempio, nello studio di Hofmann et al. l'uso di un catalizzatore al nichel ha permesso la crescita di nanofibre allineate verticalmente a temperature relativamente basse (120°C).
Si tratta di temperature significativamente inferiori a quelle tipicamente richieste per la crescita dei CNT.
Inoltre, il ruolo del catalizzatore si estende all'ottimizzazione del processo di crescita.
Parametri come la natura della materia prima, la portata, la pressione e la temperatura del substrato sono fondamentali.
Questi parametri possono essere regolati per controllare il tempo di residenza, che a sua volta influisce sull'accumulo della fonte di carbonio e sul tasso di crescita dei CNT.
In sintesi, il catalizzatore per la crescita dei CNT nel contesto della CVD e della PECVD è un metallo, tipicamente un metallo di transizione come il nichel, che viene depositato su un substrato.
Questo catalizzatore è essenziale per la decomposizione del gas idrocarburo e la successiva crescita dei nanotubi di carbonio.
La sua efficacia è influenzata da vari parametri di processo e dalla sua interazione con l'ambiente del plasma.
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