Nanocaurulīšu sintēzes mehānismi.

Elektriskā loka izlādes mehānisms (Electric Arch Discharge Method)

Šī ir salīdzinoši vienkārša metode, kuras pamatā ir divi grafīta elektrodi, kuri tiek ievietoti inertās gāzes vidē. Cauri šiem grafēna katodu un grafīta anodu (elektrodiem) tiek izvadīts spriegums ~20V ar strāvas stiprumu ~100A. Elektriskā lauka un aptuveni 4000C^o temperatūras iespaidā  Anodā esošie oglekļa (C) atomi atstāj grafīta elektrodu un pievienojas negatīvajam elektrodam, izveidojot stabiņu veidojumus (nanocaurulītes).

Oglekļa nanocaurulīšu iegūšana ir atkarīga no temperatūras un elektriskās izlādes starp elektrodiem. Šīs metodes lielākā nepilnība ir,  ka paralēli nanocaurulītēm tiek iegūta masa (līdz pat 70%) ar nesakārtotām oglekļa molekulām un citiem piemaisījumiem. Šo metodi nevar lietot komerciāliem mērķiem, kamēr netiks izstrādāta efektīva oglekļa nanocaurulīšu atdalīšanas metode, kas paredzēta tieši šim sintēzes paņēmienam. Elektriskā loka izlādes metodes efektivitāte ir aptuveni 30% nanocaurulīšu no kopējās grafīta masas.

Lāzera ablācijas metode (Laser Ablation Method)

Lāzera ablācijas procesā,  pulsējošs lāzers augstās temperaturas reaktorā, kas pildīts ar inertu gāzi, izputina grafīta mērķi, kondencējoties izputinātajam grafīta oglekļa mākonim uz reaktora vēsākajām vietām veidojas oglekļana nocaurulītes. Bāzi – vietu kur kondencēties grafīta oglekļa mākonim – parasti atdzesē izmantojot ūdens dzesēšanas metodi. Lāzera ablācijas rezultātā var iegūt aptuveni 70% oglekļa nanocaurulīšu attiecību no  iegūtās oglekļa masas,kas ir koncentrējusies uz bāzes. Ar šo metodi var iegūt vien-sienas nanocaurulītes ar kontrolējamu diametru, kuru var kontrolēt ar temperatūras izmaiņām. Lāzera ablācijas metode šobrīd ir salīdzinoši ekonomiski neizdevīgāka par lokizlādes vai gāzu izputināšanas metodēm.

Ķīmisko tvaiku pārklāšanas metode (Catalytic chemical vapor deposition).

Šobrīd vissplašāk pielietotā oglekļa nanocaurulīšu iegūšanas veids ir ķīmisko tvaiku pārklāšanas metode, kuru izmanto komerciāliem nolūkiem.  Ķīmisko tvaiku pārklāšanas procesā tiek sagatavota pamatne ar metālisku katalizatoru daļiņām, visbiežāk izmantotie metāli ir niķelis, kobalts un dzelzs vai ieprieš minēto metālu kombinācijas. Nanocaurulīšu diametrs ir atkarīgs no metāla daļiņu lieluma, ko var kontrolēt ar pamatnes metāla rakstu, rūdot pamatni, vai arī kodinot pamatni izmantojot plazmu.

Pamatne tiek karsēta aptuveni līdz 700C^o grādiem, lai ierosinātu nanocaurulīšu augšanu uz bāzes, reaktorā tiek samaisītas divas gāzes: darba gāze (amonjaks, slāpeklis vai ūdeņradis) un oglekli saturoša gāze (piemēram, acetilēns, etilēns, metanols vai metāns). Nanotrubiņas aug piesaistoties uz bāzes virsmas esošajiem metāla katalizatoriem, tajā brīdī kad gāzes molekulas saskaras ar katalizatoriem.

Nanotrubiņas var augt divējādi:

• Metāla katalizators neatraujas no pamatnes un nanocaurulīte aug virzienā no pamatnes skat  attēls Nr.11- a.
• Metāla katalizators atraujas no pamatnes  un visu laiku tiek virzīts uz augšu pieaugot nanocaurulītes garumam skat  attēls Nr.11-b.

Abi nanocaurulītes augšanas varianti ir atkarīgi no pamatnes sagatavošanas tehnoloģijas. Lai kontrolētu nanocaurulīšu virzienu ir jāizmanto elektriskais lauks, kā rezultātā gāzes ieņem plazmas stāvokli un šādos apstākļos iegūst labas kvalitātes noteikta virziena oglekļa nanocaurulīšu „audzi”. Bez elektriskā lauka nanocaurulītes aug haotiski, bet gadījumos, kad katalizatori uz pamatnes tiek izvietoti cieši viens pie otra, oglekļa nanocaurulītes aug vertikāli, paralēli viena otrai.