7. CVD metóda

CVD metóda. Jedna z metód prípravy veľmi tenkých a vysoko čistých filmov a povlakov je chemická depozícia z pár. Označuje sa skratkou CVD podľa začiatočných písmen jej anglického názvu (Chemical vapor deposition). Zahrňuje viacero technicky náročných metód. Všetky sa zakladajú na vyparení jednej alebo viacerých pevných látok a ich spätnej kondenzácii v podobe malých častíc na nejakom podložnom substráte. Táto metóda bola už spomenutá v časti o syntéze uhlíkových nanorúrok, avšak v tomto prípade sa nejedná iba o obyčajný „fyzikálny“ transport, ale zároveň aj o chemickú reakciu na podložnom substráte. To je dosť častá alternatíva tejto metódy. 

CVD metódou sa pripravujú rôzne polovodičové, optické a mechanicky odolné povlaky. Príkladom posledných sú diamantové vrstvy (na obrázku) s približnou veľkosťou 0,5 µm. Zvyčajne sú častice vrstiev pripravené CVD metódou omnoho menšie a spadajú do kategórie nanočastíc, u ktorých najväčší ich rozmer je pod úrovňou 100 nm.     

Zdá sa, že tento obrázok nemá s CVD metódou nič spoločné. Nie je to však celkom tak. Je to „prírodná“ alternatíva tejto metódy. Obrázok ukazuje prednostnú kondenzáciu vodných pár na konárikoch stromu. Tie predstavujú prvotné nukleačné centrá kryštalizácie ľadu priamo z vodných pár, ktorými sú miesta s veľkým zakrivením. Preto kryštáliky ľadu nepokrývajú hladkú bukovú kôru. Pri príprave syntetických povlakov v laboratórnych podmienkach tento fakt zohráva dôležitú úlohu. Hovorí o tom, že vlastnosti týchto povlakov sú výrazne závislé na morfológii povrchov ich podkladových materiálov. 

„CVD metóda“ v lesoch Malých Karpát. Obrázok zároveň poukazuje na nižšiu teplotu konárov stromov v porovnaní s teplotou zeme a teplotou tesne nad jej povrchom.   

Na prvotných nukleačných centrách, ktorými sú výrazné nerovnosti povrchu, sa vytvárajú prvé kryštáliky ľadu s ostrým zakončením. Tie sa znova stávajú „preferenčným“ miestom postupujúcej kryštalizácie. Výsledkom sú malé podlhovasté kryštáliky ľadu.

Ešte názornejší príklad takého rastu.   

V prípade rovnakej orientácie kryštálikov sa môžu vytvárať zaujímavé kompaktné štruktúry. 

Táto „okenná“ alternatíva tvorby povlakov dobre ilustruje možnú variabilitu ich štruktúr, homogenity a aj nehomogenít. Pri príprave syntetických anorganických vrstiev, filmov  a povlakov je situácia veľmi podobná.     

Ďalší z produktov veľkofatranskej CVD metódy.

Podobný uhlíkový vzor o mnoho rádov menší. Bol však vytvorený pri teolotách o 700 oC vyšších. (Grafénové vrstvy syntetizované HF CVD metódou.)   

V laboratórnych podmienkach sa CVD metódou zväčša pripravujú vrstvy tvorené rôznymi časticami. Možno nimi pripraviť aj vlákna a rúrky. Tatranská príroda to však dokáže tiež.  

Detailnejší pohľad na ľadové vlákna zo západnej časti Vysokých Tatier. 

Uhlíková nanorúrka trochu podobná tej ľadovej

Toto príroda s depozíciou vodných pár už prehnala.

Ešte jeden príklad.

Táto výzdoba Ochtinskej aragonitovej jaskyne by mala podľa geológov vznikať z roztokov nasávaných kapilárnymi silami železitými okrami v aragonite. Je to možné, avšak pri relatívnej vlhosti na úrovni 97 %, sú ťažko predstaviteľné suché časti kavít, ktoré by to spôsobovali. Preto pravdepodobne aspoň časť transportu rozpustných zložiek sa mala diať prenosom z vodných pár. Takže mohla by to byť aj CVD metóda.

Trochu podobnosti s výzdobou uhlíkových nanorúrok na kremíkovom substráte.