และโครงสร้างอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันที่เรียกได้โดยคำทั่วไป โครงสร้างเฟรมคาร์บอน. มันคืออะไร?

โครงสร้างเฟรมคาร์บอนเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ (และบางครั้งก็มีขนาดมหึมา!) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเพียงอย่างเดียว หนึ่งสามารถพูดได้ว่าโครงสร้างเฟรมคาร์บอนเป็นรูปแบบใหม่ของคาร์บอน allotropic (นอกเหนือจากที่รู้จักกันมานาน: เพชรและกราไฟท์) คุณสมบัติหลักของโมเลกุลเหล่านี้ - นี่คือรูปแบบโครงกระดูก: ดูเหมือนปิด ว่างเปล่าภายใน "เปลือก" โครงสร้างเฟรมคาร์บอนที่มีชื่อเสียงที่สุดคือฟูลเลอรีน C 60 ซึ่งเป็นการค้นพบที่ไม่คาดคิดอย่างยิ่งซึ่งในปี 2528 ทำให้เกิดการวิจัยในพื้นที่นี้อย่างเฟื่องฟู (รางวัลโนเบลสาขาเคมีปี 2539 ได้รับรางวัลอย่างแม่นยำแก่ผู้ค้นพบฟูลเลอรีน Robert Kerl, Harold โครโตและริชาร์ด สมอลลีย์) ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 หลังจากที่ได้มีการพัฒนาเทคนิคในการรับฟูลเลอรีนในปริมาณที่ใหญ่โต มีการค้นพบฟูลเลอรีนอื่นๆ ทั้งที่เบาและหนักกว่า: เริ่มจาก C 20 (ค่าที่น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ของฟูลเลอรีน) และสูงถึง C 70 , C 82 , C 96 ขึ้นไป

อย่างไรก็ตาม ความหลากหลายของโครงสร้างเฟรมเวิร์กคาร์บอนไม่ได้สิ้นสุดเพียงแค่นั้น ในปี 1991 มีการค้นพบการก่อตัวของคาร์บอนทรงกระบอกยาวโดยไม่คาดคิดอีกครั้งซึ่งเรียกว่าท่อนาโน มองเห็นโครงสร้างของท่อนาโนดังกล่าวได้ดังนี้: เรานำระนาบกราไฟท์ตัดแถบออกจากมันแล้ว "กาว" ลงในกระบอกสูบ (คำเตือน: การพับระนาบกราไฟท์นี้เป็นเพียงวิธีการ ลองนึกภาพโครงสร้างของท่อนาโน อันที่จริง ท่อนาโนเติบโตต่างกันมาก) ดูเหมือนว่าจะง่ายกว่า - คุณเอาระนาบกราไฟท์แล้วเปลี่ยนเป็นทรงกระบอก! - อย่างไรก็ตาม ก่อนการทดลองค้นพบท่อนาโน ไม่มีนักทฤษฎีคนใดทำนายไว้! ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงทำได้เพียงศึกษาพวกมัน - และต้องประหลาดใจ!

และมีเรื่องเซอร์ไพรส์มากมาย ประการแรก ความหลากหลายของรูปทรง: ท่อนาโนอาจมีขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ชั้นเดียวและหลายชั้น แบบตรงและแบบเกลียว ประการที่สอง แม้ว่าท่อนาโนจะมีความเปราะบางและบอบบาง แต่กลับกลายเป็นวัสดุที่แข็งแรงมาก ทั้งในแรงดึงและการดัดงอ นอกจากนี้ ภายใต้การกระทำของความเค้นทางกลที่เกินระดับวิกฤต ท่อนาโนยังมีพฤติกรรมฟุ่มเฟือย: พวกมันไม่ "ฉีกขาด" หรือ "แตก" แต่เพียงแค่จัดเรียงใหม่! นอกจากนี้ นาโนทิวบ์ยังแสดงสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แม่เหล็ก คุณสมบัติทางแสง. ตัวอย่างเช่น ขึ้นอยู่กับรูปแบบการพับเฉพาะของระนาบกราไฟท์ ท่อนาโนสามารถเป็นได้ทั้งตัวนำและเซมิคอนดักเตอร์! วัสดุอื่น ๆ ที่มีความเรียบง่ายเช่นนี้ได้หรือไม่? องค์ประกอบทางเคมีโม้อย่างน้อยคุณสมบัติบางอย่างที่ nanotubes มีอยู่?!

ในที่สุด ความหลากหลายของการใช้งานที่ได้รับการคิดค้นสำหรับท่อนาโนก็น่าทึ่ง สิ่งแรกที่แนะนำตัวเองคือการใช้ท่อนาโนเป็นแท่งและเกลียวที่มีขนาดเล็กมากด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่แข็งแรง จากผลการทดลองและการจำลองเชิงตัวเลขแสดงให้เห็นว่าโมดูลัสของ Young ของท่อนาโนชั้นเดียวถึงค่าของลำดับ 1-5 TPa ซึ่งเป็นลำดับความสำคัญมากกว่าเหล็ก! จริงอยู่ตอนนี้ ความยาวสูงสุดท่อนาโนมีขนาดหลายสิบและหลายร้อยไมครอน ซึ่งแน่นอนว่ามีขนาดใหญ่มากในระดับอะตอม แต่เล็กเกินไปสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน อย่างไรก็ตาม ความยาวของท่อนาโนที่ได้รับในห้องปฏิบัติการนั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้น ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใกล้ขีดจำกัดมิลลิเมตรแล้ว ดู [Z. Pan et al, 1998] ซึ่งอธิบายการสังเคราะห์ท่อนาโนหลายชั้นยาว 2 มม. ดังนั้นจึงมีเหตุผลทุกประการที่จะหวังว่าในอนาคตอันใกล้นี้ นักวิทยาศาสตร์จะได้เรียนรู้วิธีปลูกท่อนาโนที่มีความยาวเซนติเมตรและยาวถึงเมตร! แน่นอนว่าสิ่งนี้จะส่งผลอย่างมากต่อเทคโนโลยีในอนาคต ท้ายที่สุดแล้ว "สายเคเบิล" ที่หนาเท่ากับเส้นผมของมนุษย์ที่สามารถรับน้ำหนักได้หลายร้อยกิโลกรัม นับไม่ถ้วนแอปพลิเคชัน

อีกตัวอย่างหนึ่ง เมื่อท่อนาโนเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ทางกายภาพ คือเมื่อ "ติดตั้ง" ที่ปลายอุโมงค์สแกนหรือกล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม โดยปกติจุดดังกล่าวจะเป็นเข็มทังสเตนที่แหลมคม แต่ตามมาตรฐานของอะตอม การลับดังกล่าวยังค่อนข้างหยาบ ในทางกลับกัน nanotube เป็นเข็มในอุดมคติที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมหลายอะตอม ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เป็นไปได้ที่จะหยิบอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดที่อยู่บนพื้นผิวใต้เข็มโดยตรง และถ่ายโอนพวกมันจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ผิดปกติของท่อนาโนจะทำให้พวกมันเป็นหนึ่งในวัสดุหลักของนาโนอิเล็กทรอนิกส์ ต้นแบบของทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ที่ใช้ nanotube ตัวเดียวได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว โดยการใช้แรงดันบล็อกหลายโวลต์ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ที่จะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของท่อนาโนชั้นเดียวด้วยขนาด 5 คำสั่ง!

แอปพลิเคชั่นอื่นในนาโนอิเล็กทรอนิกส์คือการสร้างโครงสร้างเฮเทอโรของเซมิคอนดักเตอร์เช่น โครงสร้างโลหะ/สารกึ่งตัวนำหรือจุดต่อของสารกึ่งตัวนำที่ต่างกันสองชนิด ตอนนี้สำหรับการผลิตโครงสร้าง heterostructure นั้น ไม่จำเป็นต้องปลูกวัสดุสองชนิดแยกกัน แล้ว "เชื่อม" เข้าด้วยกัน ทั้งหมดที่จำเป็นคือการสร้างข้อบกพร่องทางโครงสร้างในท่อนาโนระหว่างการเจริญเติบโต (กล่าวคือ เพื่อแทนที่หนึ่งในหกเหลี่ยมคาร์บอนด้วยรูปห้าเหลี่ยม) จากนั้นส่วนหนึ่งของท่อนาโนจะเป็นโลหะและอีกส่วนหนึ่งจะเป็นเซมิคอนดักเตอร์!

นาโนทิวบ์หลายตัวในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาแล้ว ตัวอย่างเช่น มีการสร้างและทดสอบต้นแบบของจอแสดงผลแบบแบนบางโดยใช้เมทริกซ์นาโนทิวบ์ ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับปลายด้านหนึ่งของท่อนาโน อิเล็กตรอนเริ่มถูกปล่อยออกมาจากปลายอีกด้านหนึ่ง ซึ่งตกอยู่บนหน้าจอเรืองแสงและทำให้พิกเซลเรืองแสง เกรนของภาพที่ได้จะมีขนาดเล็กอย่างน่าอัศจรรย์: เรียงตามลำดับไมครอน!

การใช้กล้องจุลทรรศน์อะตอมเดียวกันทำให้สามารถบันทึกและอ่านข้อมูลจากเมทริกซ์ที่ประกอบด้วยอะตอมไททาเนียมที่วางอยู่บนพื้นผิว -Al 2 O 3 แนวคิดนี้ได้รับจากการทดลองเช่นกัน: ความหนาแน่นของการบันทึกข้อมูลที่ทำได้คือ 250 Gbit/cm 2 อย่างไรก็ตาม ในทั้งสองตัวอย่างนี้ การใช้งานจำนวนมากยังห่างไกล - นวัตกรรมที่เน้นวิทยาศาสตร์ดังกล่าวมีราคาแพงเกินไป ดังนั้น งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งที่นี่คือการพัฒนาวิธีการราคาถูกสำหรับการนำแนวคิดเหล่านี้ไปปฏิบัติ

ช่องว่างภายในท่อนาโน (และโครงสร้างโครงสร้างคาร์บอนโดยทั่วไป) ยังดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์อีกด้วย จะเกิดอะไรขึ้นถ้าอะตอมของสารบางอย่างอยู่ในฟูลเลอรีน? การทดลองแสดงให้เห็นว่าการแทรกสอด (เช่น การแทรก) ของอะตอม โลหะต่างๆเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของฟูลเลอรีนและสามารถเปลี่ยนฉนวนให้กลายเป็นตัวนำยิ่งยวดได้! เป็นไปได้ไหมที่จะเปลี่ยนคุณสมบัติของท่อนาโนในลักษณะเดียวกัน? ปรากฎว่าใช่ ในงาน [K. Hirahara et al, 2000] นักวิทยาศาสตร์สามารถวางสายโซ่ของฟูลเลอรีนทั้งหมดด้วยอะตอมแกโดลิเนียมที่ฝังอยู่ในท่อนาโนแล้ว! คุณสมบัติทางไฟฟ้าของโครงสร้างที่ผิดปกติดังกล่าวมีความแตกต่างอย่างมากจากทั้งคุณสมบัติของท่อนาโนกลวงแบบธรรมดาและคุณสมบัติของท่อนาโนที่มีฟูลเลอรีนที่ว่างเปล่าอยู่ภายใน ปรากฎว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่อะตอมของโลหะมอบให้สาธารณชนมีความหมายมาก! อีกอย่างที่น่าสนใจคือพิเศษ การกำหนดทางเคมี. โครงสร้างที่อธิบายข้างต้นเขียนเป็น [ป้องกันอีเมล] 60 @SWNT ซึ่งหมายถึง "Gd ภายใน C 60 ภายใน nanotube ผนังเดียว (Single Wall NanoTube)"

เป็นไปได้ไม่เพียง แต่จะ "ขับ" อะตอมและโมเลกุลเข้าไปในท่อนาโนทีละตัวเท่านั้น แต่ยัง "เท" สสารลงในนั้นด้วย จากการทดลองแสดงให้เห็นว่าท่อนาโนแบบเปิดมีคุณสมบัติของเส้นเลือดฝอย นั่นคือดึงสสารเข้าสู่ตัวมันเองอย่างที่เคยเป็นมา ดังนั้นท่อนาโนจึงสามารถใช้เป็นภาชนะขนาดเล็กสำหรับการขนส่งทางเคมีหรือทางชีววิทยา สารออกฤทธิ์: โปรตีน ก๊าซพิษ ส่วนประกอบเชื้อเพลิง และโลหะหลอมเหลว เมื่อเข้าไปในท่อนาโน อะตอมหรือโมเลกุลจะไม่สามารถออกไปได้อีกต่อไป ปลายท่อนาโนจะ "ปิดผนึก" อย่างแน่นหนา และวงแหวนอะโรมาติกคาร์บอนจะแคบเกินไปสำหรับอะตอมส่วนใหญ่ ในรูปแบบนี้ อะตอมที่ใช้งานหรือโมเลกุลสามารถขนส่งได้อย่างปลอดภัย เมื่อถึงที่หมายแล้ว ท่อนาโนจะเปิดออกที่ปลายด้านหนึ่ง (และการดำเนินการ "บัดกรี" และ "เลิกขาย" ที่ปลายท่อนาโนนั้นอยู่ในอำนาจของเทคโนโลยีสมัยใหม่อยู่แล้ว) และปล่อยเนื้อหาออกในปริมาณที่กำหนดอย่างเคร่งครัด นี่ไม่ใช่จินตนาการ การทดลองในลักษณะนี้กำลังดำเนินการอยู่ในห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลก และเป็นไปได้ว่าในอีก 10-20 ปี เทคโนโลยีนี้จะถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคต่างๆ เช่น ผู้ป่วยถูกฉีดเข้าไปในเลือดด้วยท่อนาโนที่เตรียมไว้ล่วงหน้าซึ่งมีเอนไซม์ที่ออกฤทธิ์มาก ท่อนาโนเหล่านี้จะถูกประกอบไว้ในที่ใดที่หนึ่ง ร่างกายโดยกลไกเล็ก ๆ น้อย ๆ และ "เปิด" ในช่วงเวลาหนึ่ง เทคโนโลยีสมัยใหม่ใกล้จะพร้อมดำเนินการแล้ว...

บทนำ:

นาโนทิวบ์ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นวัสดุภายใต้การศึกษาเท่านั้น แต่ยังเป็นเครื่องมือในการวิจัยอีกด้วย บนพื้นฐานของท่อนาโน เป็นไปได้ที่จะสร้างตาชั่งด้วยกล้องจุลทรรศน์ เราใช้ท่อนาโน กำหนด (โดยวิธีสเปกโตรสโกปี) ความถี่ของการสั่นตามธรรมชาติ จากนั้นแนบตัวอย่างทดสอบเข้าไป และกำหนดความถี่การสั่นของท่อนาโนที่โหลด ความถี่นี้จะน้อยกว่าความถี่การสั่นของท่อนาโนอิสระ: อย่างไรก็ตาม มวลของระบบเพิ่มขึ้น แต่ความแข็งแกร่งยังคงเหมือนเดิม (จำสูตรสำหรับความถี่การสั่นของโหลดบนสปริง) ตัวอย่างเช่นในงานพบว่าโหลดลดความถี่การสั่นจาก 3.28 MHz เป็น 968 kHz ซึ่งได้รับมวลของโหลด 22 + - 8 fg (femtogram เช่น 10-15 กรัม!)

อีกตัวอย่างหนึ่ง เมื่อท่อนาโนเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ทางกายภาพ คือเมื่อ "ติดตั้ง" ที่ปลายอุโมงค์สแกนหรือกล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม โดยปกติจุดดังกล่าวจะเป็นเข็มทังสเตนที่แหลมคม แต่ตามมาตรฐานของอะตอม การลับดังกล่าวยังค่อนข้างหยาบ ในทางกลับกัน nanotube เป็นเข็มในอุดมคติที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมหลายอะตอม ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เป็นไปได้ที่จะหยิบอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดที่อยู่บนพื้นผิวใต้เข็มโดยตรง และถ่ายโอนพวกมันจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ผิดปกติของท่อนาโนจะทำให้พวกมันเป็นหนึ่งในวัสดุหลักของนาโนอิเล็กทรอนิกส์ ต้นแบบของทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ที่ใช้ nanotube ตัวเดียวได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว โดยการใช้แรงดันบล็อกหลายโวลต์ นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ที่จะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าของท่อนาโนชั้นเดียวด้วยขนาด 5 คำสั่ง!

นาโนทิวบ์หลายตัวในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ได้รับการพัฒนาแล้ว ตัวอย่างเช่น มีการสร้างและทดสอบต้นแบบของจอแสดงผลแบบแบนบางโดยใช้เมทริกซ์นาโนทิวบ์ ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับปลายด้านหนึ่งของท่อนาโน อิเล็กตรอนเริ่มถูกปล่อยออกมาจากปลายอีกด้านหนึ่ง ซึ่งตกอยู่บนหน้าจอเรืองแสงและทำให้พิกเซลเรืองแสง เกรนของภาพที่ได้จะมีขนาดเล็กอย่างน่าอัศจรรย์: เรียงตามลำดับไมครอน!

ท่อนาโนคาร์บอน (ทูบูลีน) เป็นโครงสร้างทรงกระบอกแบบขยายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่หนึ่งถึงหลายสิบนาโนเมตรและยาวได้ถึงหลายเซนติเมตร ซึ่งประกอบด้วยระนาบกราไฟต์หกเหลี่ยมตั้งแต่หนึ่งแผ่นขึ้นไปรีดเป็นท่อและมักจะลงท้ายด้วยหัวครึ่งซีกซึ่งถือได้ว่าเป็นครึ่งเดียว โมเลกุลฟูลเลอรีน

โครงสร้างของท่อนาโน:

เพื่อให้ได้ท่อนาโน (n, m) จะต้องตัดระนาบกราไฟท์ตามทิศทางของเส้นประและกลิ้งไปตามทิศทางของเวกเตอร์ R .

ท่อนาโนในอุดมคติคือระนาบกราไฟท์ม้วนเป็นทรงกระบอก กล่าวคือ พื้นผิวที่เรียงรายไปด้วยรูปหกเหลี่ยมปกติที่ส่วนบนสุดของอะตอมของคาร์บอน ผลลัพธ์ของการดำเนินการดังกล่าวขึ้นอยู่กับมุมการวางแนวของระนาบกราไฟท์ที่สัมพันธ์กับแกนท่อนาโน ในทางกลับกัน มุมการวางแนวจะเป็นตัวกำหนด chirality ของท่อนาโน ซึ่งจะกำหนดลักษณะทางไฟฟ้าโดยเฉพาะ

chirality ของท่อนาโนแสดงด้วยชุดสัญลักษณ์ (m, n) ที่ระบุพิกัดของรูปหกเหลี่ยม ซึ่งเป็นผลมาจากการพับของระนาบ จะต้องตรงกับรูปหกเหลี่ยมที่จุดกำเนิด

อีกวิธีหนึ่งในการกำหนด chirality คือการระบุมุม α ระหว่างทิศทางของการพับของท่อนาโนและทิศทางที่รูปหกเหลี่ยมที่อยู่ติดกันมีด้านร่วมกัน อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้สำหรับ คำอธิบายที่สมบูรณ์เรขาคณิตของท่อนาโนจำเป็นต้องระบุเส้นผ่านศูนย์กลาง ดัชนี chirality ของท่อนาโนชั้นเดียว (m, n) กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลาง D อย่างเฉพาะเจาะจง ความสัมพันธ์นี้มีรูปแบบต่อไปนี้:

ที่ไหน d 0 = 0.142 นาโนเมตร - ระยะห่างระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่อยู่ติดกันในระนาบกราไฟท์ ความสัมพันธ์ระหว่างดัชนี chirality (m, n) และมุม α ถูกกำหนดโดย:

ท่ามกลางความหลากหลาย ทิศทางที่เป็นไปได้ท่อนาโนถูกเลือกสำหรับการพับของท่อนาโนซึ่งการจัดตำแหน่งของรูปหกเหลี่ยม (m, n) กับจุดกำเนิดไม่ต้องการการบิดเบือนโครงสร้าง โดยเฉพาะทิศทางเหล่านี้สอดคล้องกับมุม α = 0 (รูปแบบเก้าอี้นวม) และ α = 30° (รูปแบบซิกแซก) การกำหนดค่าเหล่านี้สอดคล้องกับ chiralities (m, 0) และ (2n, n) ตามลำดับ

(ชนิดของท่อนาโน)

ท่อนาโนผนังเดี่ยว:

โครงสร้างของท่อนาโนที่มีผนังด้านเดียวที่สังเกตได้จากการทดลองมีความแตกต่างหลายประการจากภาพในอุดมคติที่นำเสนอข้างต้น ประการแรก เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับจุดยอดของท่อนาโน ซึ่งรูปร่างตามจากการสังเกตนั้นอยู่ไกลจากซีกโลกในอุดมคติ

สถานที่พิเศษในหมู่ท่อนาโนที่มีผนังด้านเดียวถูกครอบครองโดยท่อนาโนอาร์มแชร์หรือท่อนาโนที่มี chirality [10, 10] ในท่อนาโนประเภทนี้ พันธะ C–C สองอันที่ประกอบเป็นวงแหวนหกส่วนแต่ละวงจะวางแนวขนานกับแกนตามยาวของท่อ ท่อนาโนที่มีโครงสร้างดังกล่าวควรมีโครงสร้างที่เป็นโลหะล้วน

ท่อนาโนหลายชั้น:

ท่อนาโนที่มีหลายผนังนั้นแตกต่างจากท่อนาโนที่มีผนังด้านเดียวในรูปทรงและการกำหนดค่าที่หลากหลายกว่ามาก ความหลากหลายของโครงสร้างปรากฏทั้งในทิศทางตามยาวและตามขวาง

โครงสร้างของ "ตุ๊กตาทำรังของรัสเซีย" (ตุ๊กตารัสเซีย) (รูปที่ a) เป็นชุดของท่อทรงกระบอกที่ซ้อนกันแบบโคแอกเชียล รูปแบบอื่นของโครงสร้างนี้ (รูปที่ b) คือชุดของปริซึมโคแอกเซียลที่ซ้อนกัน สุดท้าย โครงสร้างสุดท้ายข้างต้น (รูปที่ c) คล้ายกับสกรอลล์ (scroll) สำหรับโครงสร้างทั้งหมดในรูป ค่าลักษณะเฉพาะของระยะห่างระหว่างชั้นกราไฟท์ที่อยู่ติดกันใกล้กับค่า 0.34 นาโนเมตรซึ่งอยู่ในระยะห่างระหว่างระนาบกราไฟท์ที่อยู่ติดกัน

การนำโครงสร้างนาโนทิวบ์ที่มีผนังหลายชั้นมาใช้งานในสถานการณ์การทดลองที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการสังเคราะห์ การวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองที่มีอยู่บ่งชี้ว่ามากที่สุด โครงสร้างทั่วไปท่อนาโนที่มีหลายผนังเป็นโครงสร้างที่มีส่วนของ "ตุ๊กตาทำรังของรัสเซีย" และ "กระดาษอัดมาเช่" เรียงสลับกันไปตามความยาว ในกรณีนี้ "หลอด" ที่มีขนาดเล็กกว่าจะซ้อนอยู่ในท่อที่ใหญ่กว่าตามลำดับ แบบจำลองดังกล่าวได้รับการสนับสนุนโดยข้อเท็จจริงเกี่ยวกับการเพิ่มโพแทสเซียมหรือเฟอริกคลอไรด์ลงในช่องว่าง "intertube" และการก่อตัวของโครงสร้างของประเภท "ลูกปัด"

ประวัติการเปิด:

ดังที่ทราบกันดีว่า fullerene (C 60) ถูกค้นพบโดยกลุ่ม Smalley, Kroto และ Curl ในปี 1985 ซึ่งนักวิจัยเหล่านี้ได้รับรางวัลในปี 1996 รางวัลโนเบลในวิชาเคมี สำหรับท่อนาโนคาร์บอน ไม่สามารถตั้งชื่อที่นี่ได้ วันที่แน่นอนการค้นพบของพวกเขา แม้ว่าการสังเกตโครงสร้างของท่อนาโนที่มีผนังหลายชั้นในปี 2534 ของ Iijima เป็นความรู้ทั่วไป แต่ก็มีหลักฐานก่อนหน้านี้สำหรับการค้นพบท่อนาโนคาร์บอน ตัวอย่างเช่น ในปี 2517-2518 Endo et al. ตีพิมพ์บทความจำนวนหนึ่งเกี่ยวกับหลอดบางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 100 Å ที่เตรียมโดยการควบแน่นของไอ แต่ไม่มีการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้าง กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเร่งปฏิกิริยาสาขาไซบีเรียของ Academy of Sciences แห่งสหภาพโซเวียตในปี 2520 ขณะที่ศึกษาคาร์บอนไนเซชันของตัวเร่งปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันของเหล็ก-โครเมียมภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ลงทะเบียนการก่อตัวของ "เดนไดรต์คาร์บอนกลวง" ในขณะที่กลไกของ มีการเสนอการก่อตัวและอธิบายโครงสร้างของกำแพง ในปี 1992 มีการเผยแพร่บทความใน Nature โดยระบุว่ามีการสังเกตท่อนาโนในปี 1953 หนึ่งปีก่อนหน้านั้น ในปี 1952 บทความของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต Radushkevich และ Lukyanovich ได้รายงานเกี่ยวกับการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 นาโนเมตร ซึ่งได้มาจาก การสลายตัวทางความร้อนคาร์บอนมอนอกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็ก การศึกษาเหล่านี้ยังไม่ต่อเนื่อง

พลังงานเป็นอุตสาหกรรมสำคัญที่มีบทบาท บทบาทที่ยิ่งใหญ่ในชีวิตมนุษย์. สถานะพลังงานในประเทศขึ้นอยู่กับผลงานของนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากในสาขา ทุกวันนี้ก็ออกตามหา เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ก็พร้อมจะใช้อะไรก็ได้ เริ่มเลย แสงแดดและน้ำลงท้ายด้วยพลังงานลม อุปกรณ์ที่สามารถผลิตพลังงานจาก สิ่งแวดล้อม,ชื่นชมมาก.

ข้อมูลทั่วไป

ท่อนาโนคาร์บอนเป็นระนาบกราไฟท์แบบม้วนขยายซึ่งมีรูปทรงกระบอก ตามกฎแล้วความหนาของมันถึงหลายสิบนาโนเมตรโดยมีความยาวหลายเซนติเมตร ที่ปลายท่อนาโนจะเกิดหัวทรงกลมขึ้น ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของฟูลเลอรีน

ท่อนาโนคาร์บอนมีสองประเภท: โลหะและเซมิคอนดักเตอร์ ความแตกต่างหลักของพวกเขาคือการนำกระแส ประเภทแรกสามารถนำกระแสไฟที่อุณหภูมิเท่ากับ0ºСและประเภทที่สอง - เฉพาะที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น

ท่อนาโนคาร์บอน: คุณสมบัติ

พื้นที่สมัยใหม่ส่วนใหญ่ เช่น เคมีประยุกต์หรือนาโนเทคโนโลยี เกี่ยวข้องกับท่อนาโนซึ่งมีโครงสร้างเป็นโครงคาร์บอน มันคืออะไร? โครงสร้างนี้หมายถึงโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เชื่อมโยงกันโดยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น ท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีคุณสมบัติเป็นเปลือกปิดมีมูลค่าสูง นอกจากนี้การก่อตัวเหล่านี้ยังมีรูปทรงกระบอก หลอดดังกล่าวสามารถรับได้โดยการพับแผ่นกราไฟท์หรือขยายจากตัวเร่งปฏิกิริยาบางชนิด ท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีรูปถ่ายด้านล่างมีโครงสร้างที่ผิดปกติ

มีรูปร่างและขนาดต่างกัน: ชั้นเดียวและหลายชั้น แบบตรงและคดเคี้ยว แม้ว่าท่อนาโนจะดูเปราะบาง แต่ก็เป็นวัสดุที่แข็งแรง จากการศึกษาจำนวนมากพบว่ามีคุณสมบัติเช่นการยืดตัวและการดัดงอ ภายใต้การกระทำของแรงทางกลที่รุนแรงองค์ประกอบจะไม่ฉีกขาดหรือแตกหักนั่นคือสามารถปรับให้เข้ากับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันได้

ความเป็นพิษ

จากผลการศึกษาหลายชิ้น พบว่าท่อนาโนคาร์บอนสามารถทำให้เกิดปัญหาเช่นเดียวกับเส้นใยแร่ใยหิน กล่าวคือ เนื้องอกร้ายต่างๆ เกิดขึ้น เช่นเดียวกับมะเร็งปอด ระดับ อิทธิพลเชิงลบใยหินขึ้นอยู่กับชนิดและความหนาของเส้นใย เนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา จึงเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้อย่างง่ายดายด้วยอากาศ นอกจากนี้พวกเขาเข้าไปในเยื่อหุ้มปอดและเข้าไปในหน้าอกและเมื่อเวลาผ่านไปทำให้เกิดโรคแทรกซ้อนต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองและเพิ่มอนุภาคของท่อนาโนเข้าไปในอาหารของหนู ผลิตภัณฑ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กแทบไม่คงอยู่ในร่างกาย แต่ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าถูกเจาะเข้าไปในผนังของกระเพาะอาหารและทำให้เกิดโรคต่างๆ

วิธีการได้มา

จนถึงปัจจุบันมี วิธีการดังต่อไปนี้การผลิตท่อนาโนคาร์บอน: ประจุอาร์ค, การระเหย, การสะสมจากเฟสก๊าซ

การปล่อยอาร์คไฟฟ้า การได้รับ (ท่อนาโนคาร์บอนได้อธิบายไว้ในบทความนี้) ในพลาสมา ค่าไฟฟ้าที่เผาไหม้ด้วยฮีเลียม กระบวนการดังกล่าวสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ทางเทคนิคพิเศษสำหรับการผลิตฟูลเลอรีน แต่ด้วยวิธีนี้จะใช้โหมดการเผาไหม้ส่วนโค้งอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นมันลดลงและใช้แคโทดที่มีความหนามหาศาลเช่นกัน เพื่อสร้างบรรยากาศของฮีเลียม จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันขององค์ประกอบทางเคมีนี้ ท่อนาโนคาร์บอนได้มาจากการสปัตเตอร์ เพื่อเพิ่มจำนวนของมัน จำเป็นต้องใส่ตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไปในแท่งกราไฟท์ ส่วนใหญ่มักเป็นส่วนผสมของโลหะกลุ่มต่างๆ นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงความดันและวิธีการฉีดพ่น ดังนั้นจึงได้การสะสมของแคโทดิกซึ่งมีการสร้างท่อนาโนคาร์บอน ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตั้งฉากกับแคโทดและรวบรวมเป็นมัด มีความยาว 40 µm

การระเหย วิธีนี้คิดค้นโดย Richard Smalley สาระสำคัญคือการระเหยพื้นผิวกราไฟท์ที่แตกต่างกันในเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานที่ อุณหภูมิสูงโอ้. ท่อนาโนคาร์บอนเกิดขึ้นจากการระเหยของกราไฟต์ที่ด้านล่างของเครื่องปฏิกรณ์

พวกมันถูกทำให้เย็นและรวบรวมโดยวิธีการทำความเย็นพื้นผิว หากในกรณีแรกจำนวนองค์ประกอบเท่ากับ 60% ด้วยวิธีนี้ตัวเลขจะเพิ่มขึ้น 10% ต้นทุนของวิธีการตัดด้วยเลเซอร์จะแพงกว่าวิธีอื่นๆ ทั้งหมด ตามกฎแล้วท่อนาโนที่มีผนังด้านเดียวได้มาจากการเปลี่ยนอุณหภูมิของปฏิกิริยา

การสะสมจากเฟสของแก๊ส วิธีการสะสมไอคาร์บอนถูกคิดค้นขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 50 แต่ไม่มีใครคิดด้วยซ้ำว่าจะได้ท่อนาโนคาร์บอนมาด้วย ดังนั้นก่อนอื่นคุณต้องเตรียมพื้นผิวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา สามารถใช้เป็น อนุภาคขนาดเล็กโลหะต่างๆ เช่น โคบอลต์ นิกเกิล และอื่นๆ อีกมากมาย ท่อนาโนเริ่มโผล่ออกมาจากเตียงตัวเร่งปฏิกิริยา ความหนาของมันขึ้นอยู่กับขนาดของโลหะที่เร่งปฏิกิริยาโดยตรง พื้นผิวถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูง จากนั้นจะจ่ายก๊าซที่มีคาร์บอน ในหมู่พวกเขามีเทน อะเซทิลีน เอทานอล ฯลฯ แอมโมเนียทำหน้าที่เป็นก๊าซทางเทคนิคเพิ่มเติม วิธีนี้การได้มาซึ่งท่อนาโนเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด กระบวนการนี้เกิดขึ้นในต่างๆ ผู้ประกอบการอุตสาหกรรมทำให้ใช้เงินในการผลิตน้อยลง จำนวนมากหลอด ข้อดีอีกอย่างของวิธีนี้ก็คือ องค์ประกอบแนวตั้งสามารถหาได้จากอนุภาคโลหะใด ๆ ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การได้รับ (อธิบายคาร์บอนนาโนทิวบ์จากทุกด้าน) เกิดขึ้นได้ด้วยการวิจัยของซูโอมิ อิอิจิมะ ผู้ซึ่งสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์ว่ามีลักษณะภายนอกอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์คาร์บอน

ประเภทหลัก

องค์ประกอบคาร์บอนจำแนกตามจำนวนชั้น ชนิดที่ง่ายที่สุดคือท่อนาโนคาร์บอนผนังด้านเดียว แต่ละตัวมีความหนาประมาณ 1 นาโนเมตร และความยาวของพวกมันอาจยาวกว่ามาก หากเราพิจารณาโครงสร้าง ผลิตภัณฑ์จะดูเหมือนห่อด้วยกราไฟท์ที่มีกริดหกเหลี่ยม ที่ยอดของมันคืออะตอมของคาร์บอน ดังนั้นท่อจึงมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกไม่มีตะเข็บ ส่วนบนอุปกรณ์ปิดด้วยฝาปิดที่ประกอบด้วยโมเลกุลฟูลเลอรีน

ประเภทต่อไปคือท่อนาโนคาร์บอนหลายชั้น ประกอบด้วยกราไฟต์หลายชั้นซึ่งพับเป็นรูปทรงกระบอก ระยะห่างระหว่างกัน 0.34 นาโนเมตร โครงสร้าง ประเภทนี้อธิบายไว้สองวิธี ตามข้อแรก ท่อหลายชั้นเป็นท่อชั้นเดียวหลายท่อซ้อนกันซึ่งดูเหมือนตุ๊กตาทำรัง ตามข้อที่สอง ท่อนาโนหลายชั้นเป็นแผ่นกราไฟต์ที่พันรอบตัวเองหลายครั้ง ซึ่งดูเหมือนกระดาษพับ

ท่อนาโนคาร์บอน: การประยุกต์ใช้

องค์ประกอบเป็นตัวแทนใหม่ของคลาสของวัสดุนาโน

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ พวกเขามีโครงสร้างเฟรม ซึ่งแตกต่างจากคุณสมบัติของกราไฟท์หรือเพชร นั่นคือเหตุผลที่ใช้บ่อยกว่าวัสดุอื่น ๆ

เนื่องจากคุณสมบัติเช่นความแข็งแรงการดัดการนำไฟฟ้าจึงถูกนำมาใช้ในหลายพื้นที่:

• เป็นสารเติมแต่งสำหรับโพลีเมอร์
• ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับอุปกรณ์ให้แสงสว่าง เช่นเดียวกับจอแบนและท่อในเครือข่ายโทรคมนาคม
• เป็นตัวดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
• สำหรับการแปลงพลังงาน
• การผลิตแอโนดใน หลากหลายชนิดแบตเตอรี่;
• การจัดเก็บไฮโดรเจน
• การผลิตเซ็นเซอร์และตัวเก็บประจุ
• การผลิตคอมโพสิตและการเสริมความแข็งแกร่งของโครงสร้างและคุณสมบัติ

หลายปีที่ผ่านมา ท่อนาโนคาร์บอน ซึ่งไม่ได้จำกัดเฉพาะอุตสาหกรรมใดอุตสาหกรรมหนึ่ง ได้ถูกนำมาใช้ใน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์. วัสดุดังกล่าวมี ตำแหน่งที่อ่อนแอในตลาดเนื่องจากมีปัญหากับการผลิตขนาดใหญ่ อื่น จุดสำคัญคือท่อนาโนคาร์บอนที่มีราคาสูง ซึ่งมีค่าประมาณ 120 เหรียญสหรัฐต่อกรัมของสารดังกล่าว

พวกมันถูกใช้เป็นองค์ประกอบหลักสำหรับการผลิตคอมโพสิตจำนวนมาก ซึ่งใช้ในการผลิตสินค้ากีฬาหลายชนิด อีกอุตสาหกรรมหนึ่งคืออุตสาหกรรมยานยนต์ การทำงานของท่อนาโนคาร์บอนในบริเวณนี้จะลดลงเหลือพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของท่อนาโนสูงเพียงพอ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นอุปกรณ์ทำความเย็นสำหรับอุปกรณ์ขนาดใหญ่ต่างๆ เคล็ดลับทำจากพวกเขาซึ่งติดอยู่กับหลอดโพรบ

ส่วนที่สำคัญที่สุดของการสมัครคือ เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์. ต้องขอบคุณนาโนทิวบ์ที่ทำให้จอแบนโดยเฉพาะถูกสร้างขึ้น ด้วยความช่วยเหลือเหล่านี้ คุณสามารถลดขนาดโดยรวมของคอมพิวเตอร์ลงได้อย่างมาก รวมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคนิคด้วย อุปกรณ์สำเร็จรูปจะเหนือกว่าเทคโนโลยีปัจจุบันหลายเท่า จากการศึกษาเหล่านี้ เป็นไปได้ที่จะสร้างกล้องส่องทางไกลไฟฟ้าแรงสูง

เมื่อเวลาผ่านไป หลอดจะถูกนำมาใช้ไม่เพียงแต่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่ยังรวมถึงในด้านการแพทย์และพลังงานด้วย

การผลิต

ท่อคาร์บอนซึ่งมีการกระจายการผลิตระหว่างสองประเภทมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอ

นั่นคือ MWNT ทำมากกว่า SWNT มาก ประเภทที่สองจะทำในกรณีจำเป็นเร่งด่วน บริษัทหลายแห่งผลิตท่อนาโนคาร์บอนอย่างต่อเนื่อง แต่แทบไม่มีความต้องการเนื่องจากต้นทุนสูงเกินไป

หัวหน้าฝ่ายผลิต

ปัจจุบัน ผู้นำในการผลิตท่อนาโนคาร์บอนถูกครอบครองโดยประเทศในเอเชีย ซึ่งสูงกว่าประเทศอื่นๆ ในยุโรปและอเมริกาถึง 3 เท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ญี่ปุ่นมีส่วนร่วมในการผลิต MWNT แต่ประเทศอื่นๆ เช่น เกาหลีและจีน ไม่ได้ด้อยกว่าในตัวบ่งชี้นี้

การผลิตในรัสเซีย

การผลิตท่อนาโนคาร์บอนในประเทศล่าช้ากว่าประเทศอื่นมาก อันที่จริงทุกอย่างขึ้นอยู่กับคุณภาพของงานวิจัยในด้านนี้ ไม่ได้จัดสรรทรัพยากรทางการเงินเพียงพอที่จะสร้างศูนย์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในประเทศ หลายคนไม่ยอมรับการพัฒนาด้านนาโนเทคโนโลยีเพราะไม่รู้ว่าจะนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้อย่างไร ดังนั้นการเปลี่ยนผ่านของเศรษฐกิจไปสู่เส้นทางใหม่จึงค่อนข้างยาก

ดังนั้นประธานาธิบดีแห่งรัสเซียจึงออกพระราชกฤษฎีกาซึ่งระบุถึงแนวทางการพัฒนา พื้นที่ต่างๆนาโนเทคโนโลยี รวมทั้งธาตุคาร์บอน เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ ได้มีการสร้างโปรแกรมการพัฒนาและเทคโนโลยีพิเศษขึ้น

เพื่อเติมเต็มทุกจุดของคำสั่งซื้อ บริษัท Rosnanotech ได้ถูกสร้างขึ้น มีการจัดสรรงบประมาณของรัฐเป็นจำนวนมากสำหรับการทำงาน เธอเป็นผู้ที่ควรควบคุมกระบวนการพัฒนา การผลิต และการนำท่อนาโนคาร์บอนเข้าสู่วงการอุตสาหกรรม จำนวนเงินที่จัดสรรจะใช้ในการสร้างสถาบันวิจัยและห้องปฏิบัติการต่าง ๆ และจะเสริมสร้างความสำเร็จที่มีอยู่ของนักวิทยาศาสตร์ในประเทศ นอกจากนี้ เงินทุนเหล่านี้จะนำไปใช้ซื้ออุปกรณ์คุณภาพสูงสำหรับการผลิตท่อนาโนคาร์บอน นอกจากนี้ยังควรค่าแก่การดูแลอุปกรณ์เหล่านั้นที่จะปกป้องสุขภาพของมนุษย์ตั้งแต่ วัสดุที่ได้รับทำให้เกิดโรคต่างๆมากมาย

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ปัญหาทั้งหมดคือการระดมทุน นักลงทุนส่วนใหญ่ไม่ต้องการลงทุน พัฒนาการทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน เวลานาน. นักธุรกิจทุกคนต้องการเห็นผลกำไร แต่การพัฒนาระดับนาโนอาจใช้เวลาหลายปี นี่คือสิ่งที่ขับไล่ตัวแทนของธุรกิจขนาดเล็กและขนาดกลาง นอกจากนี้ หากไม่มีการลงทุนจากรัฐบาลแล้ว การผลิตวัสดุนาโนก็ยังไม่สามารถทำได้อย่างเต็มที่

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการขาดกรอบทางกฎหมาย เนื่องจากไม่มีความเชื่อมโยงระหว่างขั้นตอนต่างๆ ของธุรกิจ ดังนั้นท่อนาโนคาร์บอนซึ่งการผลิตที่ไม่ต้องการในรัสเซียนั้นไม่เพียงต้องการทางการเงินเท่านั้น แต่ยังต้องลงทุนด้านจิตใจด้วย ในขณะที่สหพันธรัฐรัสเซียอยู่ไกลจากประเทศในเอเชียซึ่งเป็นผู้นำในการพัฒนานาโนเทคโนโลยี

จนถึงปัจจุบันการพัฒนาในอุตสาหกรรมนี้ดำเนินการที่ คณะเคมีมหาวิทยาลัยต่างๆ ในมอสโก, ตัมบอฟ, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, โนโวซีบีร์สค์และคาซาน ผู้ผลิตชั้นนำของท่อนาโนคาร์บอนคือบริษัท Granat และโรงงาน Komsomolets ในตัมบอฟ

ด้านบวกและด้านลบ

ข้อดีคือ คุณสมบัติพิเศษท่อนาโนคาร์บอน เป็นวัสดุที่ทนทานไม่ยุบตัวภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลทางกล นอกจากนี้ยังทำงานได้ดีสำหรับการดัดและยืด สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยโครงสร้างแบบปิด แอปพลิเคชันของพวกเขาไม่ได้จำกัดอยู่แค่อุตสาหกรรมเดียว หลอดมีการใช้งานในยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ ยา และพลังงาน

ข้อเสียอย่างใหญ่หลวงคือ ผลกระทบด้านลบเกี่ยวกับสุขภาพของมนุษย์

อนุภาคของท่อนาโนเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ทำให้เกิดเนื้องอกและมะเร็งร้าย

ด้านที่สำคัญคือการจัดหาเงินทุนของอุตสาหกรรมนี้ หลายคนไม่อยากลงทุนด้านวิทยาศาสตร์เพราะต้องใช้เวลาในการทำกำไรนาน และหากไม่มีการทำงานของห้องปฏิบัติการวิจัย การพัฒนานาโนเทคโนโลยีก็เป็นไปไม่ได้

บทสรุป

การเล่นท่อนาโนคาร์บอน บทบาทสำคัญใน นวัตกรรมเทคโนโลยี. ผู้เชี่ยวชาญหลายคนคาดการณ์การเติบโตของอุตสาหกรรมนี้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ความสามารถในการผลิตจะเพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งจะทำให้ต้นทุนสินค้าลดลง ด้วยราคาที่ลดลง หลอดจะมีความต้องการสูงและจะกลายเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้สำหรับอุปกรณ์และอุปกรณ์มากมาย

ดังนั้นเราจึงค้นพบว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้คืออะไร

Fullerenes และท่อนาโนคาร์บอน คุณสมบัติและการใช้งาน

ในปี 1985 โรเบิร์ต เคิร์ล, ฮาโรลด์ โครโตและ Richard Smalleyค้นพบสารประกอบคาร์บอนใหม่โดยไม่คาดคิดโดยสิ้นเชิง - ฟูลเลอรีน , คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ที่จุดประกายให้เกิดการวิจัยมากมาย ในปี 1996 ผู้ค้นพบฟูลเลอรีนได้รับรางวัลโนเบล

พื้นฐานของโมเลกุลฟูลเลอรีนคือ คาร์บอน- เอกลักษณ์นี้ องค์ประกอบทางเคมีโดดเด่นด้วยความสามารถในการรวมกับองค์ประกอบส่วนใหญ่และสร้างโมเลกุลขององค์ประกอบและโครงสร้างที่หลากหลายที่สุด จาก หลักสูตรโรงเรียนเคมี คุณคงรู้ดีว่าคาร์บอนมีสองหลัก รัฐ allotropic- กราไฟท์และเพชร ด้วยการค้นพบฟูลเลอรีน เราสามารถพูดได้ว่าคาร์บอนได้รับสถานะ allotropic อื่น

ให้เราพิจารณาโครงสร้างของกราไฟต์ เพชร และโมเลกุลฟูลเลอรีนก่อน

กราไฟท์มี โครงสร้างชั้น (รูปที่ 8) . แต่ละชั้นประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน โควาเลนต์ เพื่อนที่ถูกผูกมัดกับเพื่อนในรูปหกเหลี่ยมปกติ

ข้าว. 8. โครงสร้างของกราไฟท์

ชั้นที่อยู่ใกล้เคียงถูกยึดเข้าด้วยกันโดยกองกำลัง Van der Waals ที่อ่อนแอ ดังนั้นพวกมันจึงเลื่อนเข้าหากันได้ง่าย ตัวอย่างนี้คือดินสอธรรมดา - เมื่อคุณใช้แท่งกราไฟท์ทับกระดาษ ชั้นจะค่อยๆ "ลอก" ออกจากกัน โดยทิ้งรอยไว้

เพชรมีสามมิติ โครงสร้างจัตุรมุข (รูปที่ 9). อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมถูกพันธะโควาเลนต์กับอีกสี่อะตอม อะตอมทั้งหมดในโครงตาข่ายคริสตัลอยู่ห่างจากกัน (154 นาโนเมตร) เท่ากัน แต่ละตัวเชื่อมต่อกับพันธะอื่นด้วยพันธะโควาเลนต์โดยตรงและก่อตัวเป็นผลึก ไม่ว่าจะมีขนาดเท่าใด โมเลกุลขนาดใหญ่เพียงตัวเดียว

ข้าว. 9. โครงสร้างเพชร

ขอบคุณพลังงานสูง พันธะโควาเลนต์ C-C เพชรมีความแข็งแรงสูงสุดและไม่เพียงใช้เป็นอัญมณีล้ำค่าเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเครื่องมือตัดและเจียรโลหะด้วย (บางทีผู้อ่านอาจเคยได้ยินเกี่ยวกับการแปรรูปเพชรจากโลหะต่างๆ)

ฟูลเลอรีนตั้งชื่อตามสถาปนิก Buckminster Fuller ผู้ออกแบบโครงสร้างเหล่านี้เพื่อใช้ในการก่อสร้างทางสถาปัตยกรรม บัคกี้บอล). Fullerene มีโครงสร้างเฟรมที่ชวนให้นึกถึงลูกฟุตบอลมาก ซึ่งประกอบด้วย "แพทช์" ที่มีรูปทรง 5 และ 6 มุม หากเราคิดว่าอะตอมของคาร์บอนอยู่ที่จุดยอดของรูปทรงหลายเหลี่ยมนี้ เราก็จะได้ C60 ฟูลเลอรีนที่เสถียรที่สุด (รูปที่ 10)

ข้าว. 10. โครงสร้างฟูลเลอรีน C60

ในโมเลกุล C60 ซึ่งมีชื่อเสียงมากที่สุดและเป็นตัวแทนที่สมมาตรที่สุดของตระกูลฟูลเลอรีนด้วย จำนวนรูปหกเหลี่ยมคือ 20 นอกจากนี้ รูปห้าเหลี่ยมแต่ละรูปห้าเหลี่ยมมีเส้นขอบเพียงรูปหกเหลี่ยมเท่านั้น และรูปหกเหลี่ยมแต่ละรูปมีสามรูป ด้านทั่วไปมีรูปหกเหลี่ยมและสามรูปห้าเหลี่ยม

โครงสร้างของโมเลกุลฟูลเลอรีนนั้นน่าสนใจตรงที่โพรงก่อตัวขึ้นภายใน "ลูกบอล" คาร์บอนซึ่งเนื่องมาจาก คุณสมบัติของเส้นเลือดฝอยเป็นไปได้ที่จะแนะนำอะตอมและโมเลกุลของสารอื่น ๆ ซึ่งทำให้สามารถขนส่งได้อย่างปลอดภัย

เมื่อศึกษาฟูลเลอรีน โมเลกุลของพวกมันจะถูกสังเคราะห์และศึกษา โดยมีอะตอมของคาร์บอนจำนวนต่างกัน - จาก 36 ถึง 540 (รูปที่ 11)

บี ซี)

ข้าว. 11. โครงสร้างของฟูลเลอรีน ก) 36, ข) 96, ค) 540

อย่างไรก็ตาม ความหลากหลายของโครงสร้างเฟรมเวิร์กคาร์บอนไม่ได้สิ้นสุดเพียงแค่นั้น ในปี 1991 ศาสตราจารย์ชาวญี่ปุ่น ซูมิโอะ อิอิจิมะค้นพบถังคาร์บอนยาวที่เรียกว่า ท่อนาโน .

นาโนทิวบ์ - นี่คือโมเลกุลของอะตอมของคาร์บอนมากกว่าหนึ่งล้านอะตอม ซึ่งเป็นท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งนาโนเมตรและมีความยาวหลายสิบไมครอน . ในผนังของท่อ อะตอมของคาร์บอนจะอยู่ที่จุดยอดของรูปหกเหลี่ยมปกติ

ข้าว. 13 โครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอน

ก) แบบฟอร์มทั่วไปท่อนาโน

b) ท่อนาโนขาดด้านหนึ่ง

โครงสร้างของท่อนาโนสามารถจินตนาการได้ดังนี้: เราใช้ระนาบกราไฟท์ ตัดแถบออกจากมันแล้ว "กาว" ลงในกระบอกสูบ (ที่จริงแล้ว ท่อนาโนเติบโตในลักษณะที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง) ดูเหมือนว่าจะง่ายกว่านี้ - คุณเอาระนาบกราไฟท์แล้วเปลี่ยนเป็นทรงกระบอก! - อย่างไรก็ตาม ก่อนการทดลองค้นพบท่อนาโน ไม่มีนักทฤษฎีคนใดทำนายไว้ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงทำได้เพียงศึกษาและประหลาดใจ

และมีบางอย่างที่น่าประหลาดใจ ท้ายที่สุด ท่อนาโนที่น่าทึ่งเหล่านี้ซึ่งมีจำนวน 100,000 อัน

ที่บางกว่าเส้นผมของมนุษย์ กลับกลายเป็นวัสดุที่ทนทานอย่างยิ่งยวด นาโนทิวบ์ แข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้า 50-100 เท่า และมีความหนาแน่นน้อยกว่าถึง 6 เท่า! โมดูลัสของ Young -ระดับความต้านทานของวัสดุต่อการเสียรูป - สำหรับท่อนาโนจะสูงเป็นสองเท่าของเส้นใยคาร์บอนทั่วไป นั่นคือท่อไม่เพียงแข็งแรง แต่ยังมีความยืดหยุ่นและในลักษณะการทำงานไม่คล้ายกับหลอดที่เปราะ แต่เป็นท่อยางแข็ง ภายใต้การกระทำของความเค้นทางกลที่เกินระดับวิกฤต ท่อนาโนมีพฤติกรรมค่อนข้างฟุ่มเฟือย: พวกมันไม่ "ฉีกขาด" ไม่ "แตก" แต่เพียงแค่จัดเรียงตัวเองใหม่!

ในปัจจุบัน ความยาวสูงสุดของท่อนาโนคือหลายสิบและหลายร้อยไมครอน ซึ่งแน่นอนว่ามีขนาดใหญ่มากในระดับอะตอม แต่เล็กเกินไปสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน อย่างไรก็ตาม ความยาวของท่อนาโนที่เกิดขึ้นนั้นค่อยๆ เพิ่มขึ้น ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใกล้เส้นเซนติเมตรแล้ว ได้ท่อนาโนหลายชั้นยาว 4 มม.

นาโนทิวบ์คือที่สุด รูปทรงต่างๆ: ชั้นเดียวและหลายชั้น แบบตรงและแบบเกลียว นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้า แม่เหล็ก และออปติคัลทั้งหมดที่คาดไม่ถึง

ตัวอย่างเช่น ขึ้นอยู่กับรูปแบบการพับเฉพาะของระนาบกราไฟท์ ( chirality) ท่อนาโนสามารถเป็นได้ทั้งตัวนำไฟฟ้าและสารกึ่งตัวนำไฟฟ้า คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของท่อนาโนสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยเจตนาโดยการนำอะตอมของสารอื่นๆ เข้าไปในหลอด

ช่องว่างภายใน fullerenes และ nanotubes ได้รับความสนใจมานานแล้ว

นักวิทยาศาสตร์. การทดลองแสดงให้เห็นว่าหากมีการนำอะตอมของสารบางชนิดเข้าสู่ฟูลเลอรีน (กระบวนการนี้เรียกว่า "การแทรกสอด" กล่าวคือ "การแนะนำ") สิ่งนี้จะเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมันและแม้กระทั่งเปลี่ยนฉนวนให้กลายเป็นตัวนำยิ่งยวด!

เป็นไปได้ไหมที่จะเปลี่ยนคุณสมบัติของท่อนาโนในลักษณะเดียวกัน? ปรากฎว่าใช่ นักวิทยาศาสตร์สามารถวางสายฟูลเลอรีนที่มีอะตอมแกโดลิเนียมฝังอยู่ในท่อนาโนได้ คุณสมบัติทางไฟฟ้าของโครงสร้างที่ผิดปกติดังกล่าวมีความแตกต่างอย่างมากจากทั้งคุณสมบัติของท่อนาโนกลวงแบบธรรมดาและคุณสมบัติของท่อนาโนที่มีฟูลเลอรีนที่ว่างเปล่าอยู่ภายใน เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่ามีการพัฒนาการกำหนดสารเคมีพิเศษสำหรับสารประกอบดังกล่าว โครงสร้างที่อธิบายข้างต้นเขียนเป็น [ป้องกันอีเมล]@SWNT ซึ่งหมายถึง "Gd ภายใน C60 ภายใน Single Wall NanoTube (Single Wall NanoTube)"

สายไฟสำหรับอุปกรณ์มาโครที่ใช้ท่อนาโนสามารถผ่านกระแสได้โดยใช้ความร้อนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย และกระแสสามารถเข้าถึงค่ามหาศาลได้ - 10 7 A / ซม. 2 . ตัวนำแบบคลาสสิกที่ค่าดังกล่าวจะระเหยทันที

นาโนทิวบ์หลายตัวในอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ยังได้รับการพัฒนาอีกด้วย เร็วเท่าที่ปี 2006 จอภาพการแผ่รังสีจอแบนที่ใช้เมทริกซ์นาโนทิวบ์จะปรากฏขึ้น ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านหนึ่งของท่อนาโน ปลายอีกด้านหนึ่งเริ่มปล่อยอิเล็กตรอนที่ตกลงมาบนหน้าจอเรืองแสงและทำให้พิกเซลเรืองแสง เกรนของภาพที่ได้จะมีขนาดเล็กอย่างน่าอัศจรรย์: เรียงตามลำดับไมครอน!(จอภาพเหล่านี้ครอบคลุมอยู่ในหลักสูตรอุปกรณ์ต่อพ่วง)

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการใช้ท่อนาโนเป็นส่วนปลายของกล้องจุลทรรศน์สำหรับสแกน โดยปกติจุดดังกล่าวจะเป็นเข็มทังสเตนที่แหลมคม แต่ตามมาตรฐานของอะตอม การลับดังกล่าวยังค่อนข้างหยาบ ในทางกลับกัน nanotube เป็นเข็มในอุดมคติที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมหลายอะตอม ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เป็นไปได้ที่จะหยิบอะตอมและโมเลกุลทั้งหมดที่อยู่บนพื้นผิวใต้เข็มโดยตรง และถ่ายโอนพวกมันจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ผิดปกติของท่อนาโนจะทำให้พวกมันเป็นหนึ่งในวัสดุหลักของนาโนอิเล็กทรอนิกส์ ต้นแบบขององค์ประกอบใหม่สำหรับคอมพิวเตอร์ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน องค์ประกอบเหล่านี้ช่วยลดจำนวนอุปกรณ์เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ซิลิกอนตามลำดับความสำคัญหลายระดับ ตอนนี้คำถามที่ว่าการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะไปในทิศทางใดหลังจากความเป็นไปได้ของการย่อขนาดเพิ่มเติมของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ตามเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมหมดลงอย่างสมบูรณ์ (สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นในอีก 5-6 ปีข้างหน้า) กำลังถูกกล่าวถึงอย่างแข็งขัน และท่อนาโนได้รับตำแหน่งผู้นำที่ไม่อาจโต้แย้งได้ในหมู่ผู้สมัครที่มีแนวโน้มว่าจะแทนที่ซิลิคอน

การประยุกต์ใช้ท่อนาโนอีกรูปแบบหนึ่งในนาโนอิเล็กทรอนิกส์คือการสร้างโครงสร้างเฮเทอโรของเซมิคอนดักเตอร์เช่น โครงสร้างโลหะ/เซมิคอนดักเตอร์หรือจุดต่อของสารกึ่งตัวนำที่แตกต่างกันสองชนิด (นาโนทรานส์ซิสเตอร์)

สำหรับการผลิตโครงสร้างดังกล่าว ไม่จำเป็นต้องปลูกวัสดุสองชนิดแยกกัน แล้วจึง "เชื่อม" เข้าด้วยกัน ทั้งหมดที่จำเป็นคือการสร้างข้อบกพร่องทางโครงสร้างในท่อนาโนระหว่างการเจริญเติบโต (กล่าวคือ เพื่อแทนที่หนึ่งในหกเหลี่ยมคาร์บอนด้วยรูปห้าเหลี่ยม) โดยเพียงแค่ทำลายตรงกลางในลักษณะพิเศษ จากนั้นส่วนหนึ่งของท่อนาโนจะมีคุณสมบัติเป็นโลหะและอีกส่วนหนึ่งจะมีคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำ!

เป็นที่เชื่อกันว่าผู้ค้นพบท่อนาโนคาร์บอนเป็นพนักงานของ บริษัท ญี่ปุ่น NEC Sumio Iijima ซึ่งในปี 2534 สังเกตโครงสร้างของท่อนาโนหลายชั้นเมื่อศึกษาเงินฝากภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างการสังเคราะห์รูปแบบโมเลกุลของคาร์บอนบริสุทธิ์ที่มี โครงสร้างเซลล์

การจำแนกประเภท

การจำแนกประเภทหลักของท่อนาโนขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นขององค์ประกอบ

ท่อนาโนผนังด้านเดียว(ท่อนาโนผนังเดียว SNWTs) - รูปแบบที่ง่ายที่สุดท่อนาโน ส่วนใหญ่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 นาโนเมตร และยาวได้อีกหลายพันเท่า โครงสร้างของท่อนาโนที่มีผนังด้านเดียวสามารถแสดงเป็น "การห่อหุ้ม" ของเครือข่ายกราไฟต์หกเหลี่ยม (กราฟีน) ซึ่งยึดตามรูปหกเหลี่ยมที่มีอะตอมของคาร์บอนอยู่ที่จุดยอดมุม ให้กลายเป็นทรงกระบอกที่ไร้รอยต่อ ปลายด้านบนของหลอดปิดด้วยแคปครึ่งซีก แต่ละชั้นประกอบด้วยรูปหกเหลี่ยมและห้าเหลี่ยม คล้ายกับโครงสร้างของโมเลกุลฟูลเลอรีนครึ่งหนึ่ง

รูปที่ 1 ภาพกราฟิกท่อนาโนชั้นเดียว

ท่อนาโนหลายชั้น(ท่อนาโนหลายผนังหรือ MWNT) ประกอบด้วยกราฟีนหลายชั้นที่ซ้อนกันเป็นรูปทรงท่อ ระยะห่างระหว่างชั้นคือ 0.34 นาโนเมตร ซึ่งเท่ากับระหว่างชั้นในกราไฟท์ผลึก

มีสองแบบจำลองที่ใช้อธิบายโครงสร้างของพวกเขา ท่อนาโนหลายชั้นสามารถเป็นท่อนาโนชั้นเดียวหลายชั้นซ้อนกันอยู่ภายในอีกชั้นหนึ่ง (ที่เรียกว่า "มาตรีออชกา") ในอีกกรณีหนึ่ง "แผ่น" ของ graphene พันรอบตัวเองหลาย ๆ ครั้งซึ่งคล้ายกับการเลื่อนกระดาษ parchment หรือหนังสือพิมพ์ (แบบจำลอง "parchment")

รูปที่ 2 ภาพกราฟิกของท่อนาโนหลายชั้น (รุ่น matryoshka)

วิธีการสังเคราะห์

วิธีการทั่วไปในการสังเคราะห์ท่อนาโนคือวิธีอาร์คไฟฟ้า การระเหยด้วยเลเซอร์ และการสะสมไอเคมี (CVD)

การปลดปล่อยอาร์ค -สาระสำคัญของวิธีนี้คือการได้รับคาร์บอนนาโนทิวบ์ในพลาสมา การปล่อยอาร์คการเผาไหม้ในบรรยากาศฮีเลียมที่การติดตั้งเทคโนโลยีสำหรับการผลิตฟูลเลอรีน อย่างไรก็ตาม โหมดอาร์กอื่นๆ ถูกใช้ในที่นี้: ความหนาแน่นกระแสไฟต่ำของการปลดปล่อยอาร์ก, แรงดันฮีเลียมที่สูงขึ้น (~ 500 Torr), แคโทดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น

เพื่อเพิ่มผลผลิตของท่อนาโนในผลิตภัณฑ์สปัตเตอร์ ตัวเร่งปฏิกิริยา (ส่วนผสมของโลหะกลุ่มเหล็ก) ถูกใส่เข้าไปในแท่งกราไฟท์ ความดันของก๊าซเฉื่อยและโหมดการสปัตเตอร์จะเปลี่ยนไป

เนื้อหาของท่อนาโนในการสะสมแคโทดถึง 60% ผลลัพธ์ที่ได้คือท่อนาโนที่มีความยาวสูงสุด 40 ไมโครเมตร จากแคโทดที่ตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน และรวมกันเป็นคานทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 กม.

เลเซอร์ระเหย

วิธีนี้คิดค้นโดย Richard Smalley และ Rice University และอิงจากการระเหยของเป้าหมายที่เป็นกราไฟท์ในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง ท่อนาโนปรากฏบนพื้นผิวระบายความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์เป็นคอนเดนเสทระเหยแกรไฟต์ สามารถรวมพื้นผิวระบายความร้อนด้วยน้ำไว้ในระบบรวบรวมท่อนาโน

ผลผลิตในวิธีนี้ประมาณ 70% ด้วยความช่วยเหลือของท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังด้านเดียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางควบคุมโดยอุณหภูมิของปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่าย วิธีนี้ราคาแพงกว่าที่อื่นมาก

การสะสมไอเคมี (CVD)

วิธีการของการสะสมไอคาร์บอนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาถูกค้นพบเมื่อปีพ. ศ. 2502 แต่จนถึงปี พ.ศ. 2536 ไม่มีใครสันนิษฐานได้ว่ากระบวนการนี้จะสามารถหาท่อนาโนได้

ในกระบวนการของวิธีนี้ ซับสเตรตถูกเตรียมด้วยชั้นของตัวเร่งปฏิกิริยา - อนุภาคโลหะ (ส่วนใหญ่มักเป็นนิกเกิล โคบอลต์ เหล็ก หรือการรวมกันของพวกมัน) เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนที่ปลูกด้วยวิธีนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคโลหะ

พื้นผิวถูกทำให้ร้อนถึงประมาณ 700 องศาเซลเซียส ในการเริ่มต้นการเติบโตของท่อนาโน จะมีการนำก๊าซสองประเภทเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์: ก๊าซในกระบวนการ (เช่น แอมโมเนีย ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ฯลฯ) และก๊าซที่มีคาร์บอน (อะซิทิลีน เอทิลีน เอทานอล มีเทน ฯลฯ) ท่อนาโนเริ่มเติบโตบนพื้นที่ของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ

กลไกนี้เป็นวิธีการเชิงพาณิชย์ที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตท่อนาโนคาร์บอน ในบรรดาวิธีอื่นๆ ในการรับท่อนาโน CVD มีแนวโน้มมากที่สุดในระดับอุตสาหกรรม เนื่องจากมีอัตราส่วนที่ดีที่สุดในแง่ของราคาต่อหน่วย นอกจากนี้ยังช่วยให้ได้ท่อนาโนแนวตั้งบนซับสเตรตที่ต้องการโดยไม่ต้องมีการรวบรวมเพิ่มเติม รวมทั้งควบคุมการเจริญเติบโตของพวกมันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

พื้นที่ใช้งาน

ท่อนาโนคาร์บอนร่วมกับฟูลเลอรีนและโครงสร้างคาร์บอนมีโซพอรัสก่อตัวขึ้น คลาสใหม่วัสดุนาโนคาร์บอน หรือโครงสร้างเฟรมเวิร์กคาร์บอน ที่มีคุณสมบัติที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากคาร์บอนรูปแบบอื่นๆ เช่น กราไฟต์และเพชร อย่างไรก็ตาม ท่อนาโนมีแนวโน้มมากที่สุดในหมู่พวกเขา

สนใจธุรกิจวัสดุนาโน แล้วคุณอาจจะสนใจ