Loại bỏ bóng âm thanh để tạo các ống nano cacbon chất lượng cao và chính xác hơn
Các ống nano cacbon đơn vách là bộ phận thiết yếu của rất nhiều đổi mới trong lĩnh vực công nghệ nano, đặc biệt là tiềm năng ở các lĩnh vực điện tử, quang học và công nghệ tự động hóa. Tuy nhiên, cho tới gần đây, một trong những quy trình để tổng hợp chúng vẫn chưa được các nhà khoa học hiểu được hoàn toàn. Nói một cách cụ thể hơn, chưa ai khám phá ra một cách chính xác nguyên nhân khiến cho các ống nano cacbon gẫy, hay làm thế nào để kiểm soát tốt hơn quy trình tạo ra các ống nano có chất lượng cao. Giờ đây, các nhà nghiên cứu của trường Đại học Brown, Đảo Rhode và Viện KH&CN Hàn Quốc (KIST) cho rằng họ đã tìm ra được nguyên nhân: đó là các vụ nổ âm cực nhỏ gây áp lực lên các ống ở mỗi đầu.
Trong quy trình sản xuất được nghiên cứu, các ống nano cacbon đơn vách được nhúng trong một dung dịch (thường là nước), dẫn tới tạo ra các chùm ống nano lộn xộn trông giống như một đĩa mì ống. Những chùm này sau đó được tiếp xúc với các sóng âm thanh cường độ cao, làm tạo ra các hốc (hay các hố chân không không gian) trong dung dịch. Những bong bóng nổi lên từ những hố này nở ra và vỡ với sức mạnh mà nhiệt ở mỗi một lõi bong bóng có thể đạt tới 5.000 oK, gần với nhiệt độ của bề mặt mặt trời. Khi những bong bóng này vỡ, mỗi một bán kính bong bóng co lại với gia tốc tối đa của nó lớn gấp 100 tỷ lần trọng lượng. Một cơ chế nào đó trong quy trình này khiến cho các ống nano vỡ ở các điểm dường như ngẫu nhiên, vì vậy, các nhà khoa học sau đó phải sử dụng công cụ sàng lọc để chọn ra các ống nano theo chiều dài. Ban đầu, các nhà khoa học cho rằng nhiệt độ cao khiến cho các ống nano đứt. Sau đó, các nhà khoa học Đức đã đề ra lý thuyết cho rằng các vụ nổ âm, được gây ra bởi các bong bóng vỡ vụn một cách nhanh chóng, khiến cho các ống nano bị căng về hai phía và gãy. Nhóm nghiên cứu của Brown và KIST, tuy nhiên lại vận hành các mô phỏng trên một dãy các siêu máy tính để quan sát liệu có một điều gì khác có thể xảy ra. Họ quan sát thấy rằng các vụ nổ âm thực sự đã gây áp lực lên các ống từ một trong hai đầu, khiến cho chúng oằn lại ở một vùng dài khoảng xấp xỉ 5 nano mét được gọi là vùng mật độ nén, với lực khiến cho các nguyên tử bắn ra khỏi chúng cho tới khi chúng trượt đi.
Các kết quả của mô phỏng được khẳng định bởi quan sát các ống nano đơn vách thực thông qua phương pháp kính hiển vi điện tử và âm học.