Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Въглеродни нанотръби

<== предишна статия | следващата статия ==>

Въглеродните нанотръби (тубули) са удължени цилиндрични структури с диаметър от един до няколко десетки нанометра и дължина до няколко сантиметра, състоящи се от една или повече валцувани шестоъгълни графитни равнини.

Фиг. Видове нанотръби и тяхното схематично представяне.

Идеалната нанотръба е графитна равнина, навита в цилиндър, т.е. повърхност, облицована с правилни шестоъгълници, във върховете на които са разположени въглеродните атоми. Резултатът от такава операция зависи от ъгъла на ориентация на графитната равнина спрямо оста нанотръба. Ъгълът на ориентация определя по-специално неговите електрически характеристики.

Структурата на едностенните нанотръби, наблюдавани експериментално, в много отношения се различава от идеализираната картина, представена по-горе. Многослойните нанотръби се различават от еднослойните с много по-голямо разнообразие от форми и конфигурации. Разнообразие от структури се проявява както в надлъжната, така и в напречната посока.

Структурата на типа "руски кукли" (руски кукли) е съвкупност от еднослойни цилиндрични нанотръби, коаксиално разположени една в друга. Друг вид на тази структура е набор от коаксиални призми, вмъкнати един в друг.

Историята на откритието на фулерен

Както е известно, фулеренът (C60) е открит от групата Smoli, Kroto и Curl през 1985 г., за която през 1996 г. тези изследователи са получили Нобелова награда по химия. Що се отнася до въглеродните нанотръби, няма точна дата за тяхното откриване.

Въпреки че фактът за наблюдение на структурата на многослойните нанотръби на Iijima през 1991 г. е общоизвестен, има по-ранни доказателства, че са открити въглеродни нанотръби. Така например, през 1974-1975. Endo et al., Публикуват серия от документи, описващи тънки тръби с диаметър по-малък от 100 А, приготвени чрез кондензация на парите, но не е проведено по-подробно изследване на структурата. През 1992 г. Nature публикува статия, в която се посочва, че нанотръбите са наблюдавани през 1953 г. Година по-рано, през 1952 г., статия от съветските учени Радушкевич и Лукянович съобщава за електронно-микроскопско наблюдение на влакна с диаметър около 100 nm, получени чрез термично разлагане на оксид въглерод върху железния катализатор. Тези проучвания също не бяха продължени.

Механични, електрически и оптични свойства на нанотръби

Механични приложения: тежки прежди, композитни материали, нанобаланс.

Например, беше предложено да се използват нанотръби за създаване на кабел за космически асансьор, тъй като нанотръбите теоретично могат да поемат повече от един тон. Но това е само на теория, досега не е било възможно да се получат достатъчно дълги въглеродни тръби с дебелина на стената от един атом.

Изследователи от Франция и Русия (IPTM RAS, Chernogolovka) откриха феномена на свръхпроводимостта на въглеродните нанотръби. Бяха измерени волто-амперни характеристики:

· Отделна еднослойна нанотръба с диаметър ~ 1 nm;

· Голям брой едностенни нанотръбички, навити в сноп;

· Също индивидуални многослойни нанотръби.

При температура, близка до 4K, се наблюдава ток между два свръхпроводящи метални контакта. За разлика от конвенционалните триизмерни проводници, преносът на заряд в нанотръба има редица характеристики, които очевидно се обясняват с едномерния характер на трансфера (например, квантуване на съпротивление R).

Полупроводниковите модификации на въглеродните нанотръби са директни полупроводници. Това означава, че в тях може да се появи директна рекомбинация на двойки електрон-дупки, което води до излъчване на фотон. Правата междина автоматично включва въглеродни нанотръби като оптоелектронни материали.

Микроелектронни приложения: транзистори, нанопроводи, прозрачни проводими повърхности, горивни клетки.

Да се ​​създадат връзки между биологичните неврони и електронните устройства в най-новите разработки на неврокомпютри.

Оптични приложения: дисплеи, светодиоди.

Едностенни нанотръби (индивидуални, в малки групи или в мрежи) са миниатюрни сензори за откриване на молекули в газообразна среда или в разтвори с ултрависока чувствителност - когато молекулите се съпротивляват да адсорбират молекули на повърхността на нанотръбата и характеристиките на нанотранзистора могат да се променят. Такива наносензори могат да се използват за мониторинг на околната среда във военни, медицински и биотехнологични приложения.

Производство на въглеродни нанотръби

В момента най-често срещаният е методът на термично пръскане на графитни електроди в пластова дъга. Процесът на синтез се провежда в камера, напълнена с хелий под налягане от около 500 Torr. При изгаряне на плазмата настъпва интензивно термично изпаряване на анода и се образува утайка на крайната повърхност на катода, в която се образуват въглеродни нанотръби.

Получените множество нанотръби имат дължина около 40 микрона. Те растат на катода, перпендикулярна на плоската повърхност на неговия край и се сглобяват в цилиндрични греди с диаметър около 50 микрона. Групи нанотръби редовно покриват повърхността на катода, образувайки структура от пчелна пита. Той може да бъде открит чрез изследване на утайката върху катода с просто око. Пространството между снопите на нанотръбичките е запълнено със смес от разрушени наночастици и единични нанотръби. Съдържанието на нанотръби в въглеродния седимент може да достигне 60%.

Ултразвукова дисперсия се използва за разделяне на компонентите на получената утайка. Резултатът е суспензия, която (след добавяне на вода) се подлага на разделяне в центрофуга. Големи частици от сажди се придържат към стените на центрофугата и нанотръбите остават плаващи в суспензия. След това нанотръбите се промиват с азотна киселина и се сушат в газообразен поток от кислород и водород. В резултат на тази обработка се получава сравнително лек и порест материал, състоящ се от многослойни нанотръбички със среден диаметър 20 nm и дължина около 10 микрона. Технологията за производство на нанотръби е доста сложна, така че в момента нанотръбите са скъп материал: един грам струва няколкостотин щатски долара.

Според публикация в списание NanoLetters, физици от няколко китайски изследователски центъра са успели да подобрят технологията. Те успяха да синтезират въглеродни нанотръби с дължина до 18,5 сантиметра.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Показва се MEMS

Явления на интерференция и дифракция при движение на частиците

Законът на Уебър

Феноменът на магнитния резонанс се използва за откриване и измерване на електрическите и магнитните взаимодействия на електрони и ядра в макроскопични количества на материята. Това явление се дължи на парамагнитната ориентация на електроните и ядрените течения външно

Филмите на >

Повърхностноактивни резонатори

Разбивка на Зенер. Полеви емисии

Измервателна част от SQUID

Капацитивен имуносензор

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 2531

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .