“Halqalardan yığılma” modeli əsasında C
60
füllereninin yaranma sxemi
P.E.Smolli Nobel mükafatı alan zaman etdiyi məruzəsində də qeyd etmişdir
ki, “T
>1000 K temperaturunda, digər elementlərdən fərqli olaraq, karbon qazı
klaster
quruluşundan ibarət olur; burada C
2
÷ C
10
klasterləri xətti zəncir, C
15
÷ C
40
klasterləri halqa, C
28
və daha yüksək tərtib karbonlar isə fülleren quruluşuna
malikdirlər.
Həm füllerenlərin, həm də karbon nanoborularının alınma üsullarını 2
istiqamət üzrə təsnif etmək olar.
1)
yüksək temperaturlu ; və 2) orta temperaturlu.
Yüksək temperaturlu üsullar
qrafitin bu və ya digər yolla, məsələn, lazer və ya
qövsvari boşalma ilə buxarlanmasına əsaslanır.
Yüksək temperaturlu üsullarda qrafitin buxarlanması 3200
°S-də baş verir. Bu
üsullar özləri də 2 qrupa bölünür: qrafit elekrodları arasında qövsvari boşalma və
impuls lazeri ilə buxarlanma. Hər 2 üsulun sxemi verilib.
Qövsvari kontaktlı boşalma təcrübəsinin sxemi
1.
Qrafit elektrodları;
2.
Su ilə soyudulmuş mis təbəqələr;
3.
Su ilə soyudulmuş səth (məhz bunun üzərində
alınmış füllürenlər yığılır;
4.
Yay.
51
Qrafitin lazerlə buxarlanması üsulunun sxemi
Qövsvari boşalma üsulunda qrafit elektodlarından birində (anodda)
katalizator rolunu Fe, Ni, Co elementlərindən ibarət zərrəciklər oynayır. Qövsvari
boşalma yaradan reaktor diametri 30 sm, uzunluğu 1 m olan silindrdən ibarətdir.
Əvvəlcə reaktordan
hava sovrulur, sonra onun içi təzyiqi
∼ 600 mbar olan təsirsiz
qazla doldurulur. Daha sonra isə oraya 60 A cərəyan verilərək qrafit “yandırılır”.
2-ci üsulla füllerenlərin əmələ gəlmə sxemi yuxarıdakı şəkildə verilib.
Füllerenlərin yaranması üçün istifadə olunan 10 atmosfer təzyiqli helium
∼ 10
-3
san
müddətində impulslar vasitəsilə verilir. Lazer təqribən helium qazının
verilmə
müddətinin ortasında, yəni
λ = 532 nm, τ = 5 nsan və 30-40 mC-a uyğun
göstəricilərdə isə düşür. Buxarlanan material helium seli tərəfindən tutulur, onunla
qarışır və soyuyur, son mərhələdə klasterlərə kondensə olunma prosesi baş verir.
Klasterləşmə dərəcəsi
qaz təzyiqinin dəyişməsi, lazer impulsunun isə düşmə vaxtı,
və həmçinin, kanalın uzunluğu və həndəsi göstəriciləri ilə tənzimlənə (dəyişə)
bilər.
Karbon
nanoborularının alınma üsullaı içərisində isə qrafitin lazerlə
buxarlanma üsulu daha optimal hesab edilir. Bu üsulla KNB-ı lazer katalizatorlu
qrafit elektrodunun təsirsiz qaz seli ilə buxarlanması nəticəsində alınır.
Bu halda
KNB su ilə soyudulmuş mis təbəqələr üzərinə yığılır. Prosesin özü
∼ 700÷900 °S
temperaturunda aparılır.
Temperaturdan və istifadə edilən katalizatordan asılı olaraq KNB-nun
xassələri fərqli olur. Tədqiqatçılar belə hesab edirlər ki, nanoboruların
ucu bütün
proses boyu açıq olur və carbon atomları məhz açıq uc tərəfdən birləşir.
KNB-nun böyümə mexanizminin sxemi (ağ şarlarla carbon atomları, qara şarlarla isə C2
dimerləri, yəni 2 carbon atomu və C3 trimerləri, 3 karbon atomu göstərilib. Açıq uc
tərəfindən C2 və C3 udularaq nanoborunun böyüməsi baş verir.
