journal article·2007-10-31

Catalytically Assisted Tip Growth Mechanism for Single-Wall Carbon Nanotubes

J.-C. Charlier, H. Amara, Ph. Lambin

ACS Nano· Volume 1· Issue 3
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Abstract

The catalytic growth of single-wall carbon nanotubes is investigated at the nanotube tip using first-principles molecular dynamics and tight-binding Monte Carlo simulations. At experimental temperatures (approximately 1500 K), the catalytic atom is found to incorporate into the carbon network instead of scooting around the open edge. Consequently, the open end of SWNTs closes spontaneously into a graphitic dome, suggesting a closed-end mechanism for the catalytic growth. At 1500 K, the cobalt-carbon chemical bonds keep breaking and re-forming, providing a direct incorporation process for additional carbon, necessary for growth. The catalytic action of Co atoms is also found to play a key role in the reconstruction of the nanotube tip after carbon incorporation, by annealing defects. The present closed-end tip growth mechanism may coexist with the usual root growth mechanism.
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Research context

OpenAlex topics: Carbon Nanotubes in Composites · Nanotechnology research and applications · Chemical and Physical Properties of Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Unité de Physico-Chimie et de Physique des Matériaux (PCPM-CERMIN), Université Catholique de Louvain, Place Croix du Sud, 1 (Boltzmann), B-1348 Louvain-la-Neuve, Belgium

Laboratoire de Physique du Solide, Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix, 61 Rue de Bruxelles, 5000 Namur, Belgium

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