20世纪90年代早期，美国莱斯大学（Rice University）的Smalley及其同事通过使用高压电脉冲激光蒸发金属靶形成了不同的金属颗粒。用石墨靶代替金属靶，在惰性气体环境下把激光束照射到石墨的表面上，通过上述方法，该团队成功地研制出了MWCNT[17]。
实验需要使用一个带有石英管的Nd∶YAG氩激光器，石英管长50cm且位于温度控制电炉内。在石墨靶安放在石英管中后，石英管被密封起来，且控制炉腔内在温度达到12000℃时保持压力小于10mTorr的真空度。能量为250mJ的高斯激光束发射的频率为10Hz，脉冲宽度为10ns。采用激光束扫描石墨靶的整个表面，以便在水冷却的锥形铜收集棒上沉积烟尘。图15.4给出了实验的具体情况。
图15.4 Smalley及其同事[17]通过激光蒸发技术制作CNT时采用的实验装置示意图
球形富勒烯分子可能在环境温度接近10000℃时形成，闭口碳管也是在如此高的温度条件下形成。如图15.4所示，Smalley的团队观察到了较长的MWCNT（微米级）存在。通常，在温度超过10000℃时，腔体内不会有MWCNT。由于高的退火温度，富勒烯的产物中应含有能量更稳定的球形富勒烯，而不是长碳纳米管。这被认为是在如此高的温度下长纳米管初期生成物两端相互封闭的结果。最终的富勒烯产物包含有MWCNT和被称为“碳洋葱”的球形碳分子。最终产物中缺少SWC-NT，有效地解释了激光蒸发技术中MWCNT的形成过程。图15.5给出了在高退火温度下CNT仍能生成的原理。在气相机理的基础上，该团队猜想碳原子桥接在正在生长的相邻两块石墨块边界上，因此拉长了开口式石墨块结构。
同年，莱斯量子研究所的Guo等人发明了通过激光蒸发技术催化SWCNT生长的工艺[18]。他们在激光蒸发过程中加入了如钴和镍等过渡金属混合物，来催化碳的蒸发过程。
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图15.5 通过激光蒸发技术形成CNT的过程中富勒碳分支生成的路径图[17]
几年后，来自美国休斯敦的Scott和他的研究团队使用两束Nd∶YAG脉冲激光照射含有特定比例钴和镍的石墨靶，从而建立了激光蒸发过程中SWCNT的生长机理理论[19]。该团队的研究表明，形成纳米管的碳源不仅来自石墨靶，同样也来自反应区存在的碳颗粒。激光蒸发的过程中形成的富勒烯分子也可作为碳源，这大大减少了SWCNT形成过程中的污染率。同期，来自日本NEC公司的Yudasaka等人深入研究了通过在激光蒸发法中加入钴、镍和镍钴催化剂而形成SWCNT的过程[12]。Iijima和他的日本科学家团队发现，SWCNT的产量取决于石墨靶中催化剂的组分，即钴和镍的含量。
图15.6形象地描绘了SWCNT的产量对金属物的依赖性[12]。如图15.6a所示，钴（Co）未能很好地和碳（C）融合，因此导致钴分布不均匀且SWCNT不能生长。如图15.6b所示，镍（Ni）和镍钴合金（NiCo）在溶化的碳中分布更加均匀，从而形成SWCNT。如图15.6c所示，较低温度下镍（Ni）和碳（C）的化学反应活性降低，从而导致SWCNT的产量减少。如图15.6d所示，铁（Fe）溶解在碳（C）中，且混合物在室温下呈固溶液，这导致铁原子簇不能从C-Fe滴中分离出来，因此SWCNT不能生长。
图15.6 激光蒸发过程中不同种金属对SWCNT产量的影响[12]
a）Co b）NiCo c）Ni d）Fe
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