La deposizione chimica da vapore (CVD) è un metodo versatile e ampiamente utilizzato per sintetizzare una varietà di nanomateriali, in particolare nanomateriali e film sottili a base di carbonio. Il processo prevede la decomposizione o la reazione di precursori gassosi su un substrato in condizioni controllate, tipicamente sotto vuoto e a temperature elevate. Questo metodo è particolarmente efficace per produrre materiali di alta qualità e ad alte prestazioni su scala nanometrica.
Nanomateriali a base di carbonio sintetizzati mediante CVD:
- Fullereni: Sono ammassi sferici, cilindrici o ellissoidali di atomi di carbonio. La CVD può essere utilizzata per produrre fullereni vaporizzando fonti di carbonio in condizioni specifiche.
- Nanotubi di carbonio (CNT): I CNT sono fogli di grafene arrotolati che formano dei tubi. La CVD è un metodo comune per la loro sintesi, in cui idrocarburi e catalizzatori metallici vengono utilizzati per far crescere i CNT su substrati.
- Nanofibre di carbonio (CNF): Simili ai CNT ma con una struttura diversa, anche i CNF possono essere sintetizzati mediante CVD, spesso con l'assistenza di catalizzatori metallici.
- Grafene: Un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale, il grafene può essere sintetizzato tramite CVD decomponendo idrocarburi su substrati metallici e trasferendo poi lo strato di grafene su altri substrati.
Altri nanomateriali sintetizzati mediante CVD:
- La CVD non si limita ai materiali a base di carbonio, ma viene utilizzata anche per la sintesi di:Nanostrutture ceramiche:
- Utilizzando precursori appropriati, i materiali ceramici possono essere depositati in strutture su scala nanometrica.Carburi:
Sono composti di carbonio con elementi meno elettronegativi e le loro nanostrutture possono essere formate con tecniche CVD.Varianti della CVD:
- La versatilità della CVD è aumentata da diverse modifiche e miglioramenti del processo di base, tra cui:
- CVD a bassa pressione (LPCVD) e CVD a pressione atmosferica (APCVD): Queste varianti regolano la pressione per ottimizzare il processo di deposizione.
- CVD potenziata al plasma (PECVD): Utilizza il plasma per aumentare i tassi di reazione chimica, consentendo temperature di deposizione più basse.
CVD foto-assistita e CVD laser-assistita: Utilizzano la luce per avviare o potenziare le reazioni chimiche, offrendo un controllo preciso sul processo di deposizione.
Sfide e vantaggi della CVD:
