Углеродная нанотрубка
Одностенные углеродные нанотрубки ( ОУНТ ) Одностенные углеродные нанотрубки представляют собой один из аллотропов углерода , промежуточный между фуллереновыми клетками и плоским графеном , с диаметром в диапазоне нанометров. Хотя это и не сделано таким образом, одностенные углеродные нанотрубки могут быть идеализированы как вырезки из двумерной гексагональной решетки атомов углерода, свернутые вдоль одного из векторов решетки Браве гексагональной решетки, чтобы сформировать полый цилиндр. В этой конструкции периодические граничные условия накладываются по длине этого вектора свертывания, чтобы получить спиральную решетку из бесшовно связанных атомов углерода на поверхности цилиндра. [1]
Многостенные углеродные нанотрубки ( МУНТ ), состоящие из вложенных друг в друга одностенных углеродных нанотрубок [1] , слабо связанных друг с другом ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями в структуру, подобную кольцам дерева. Если не идентичны, эти трубки очень похожи на длинные прямые и параллельные углеродные слои Оберлина, Эндо и Коямы, цилиндрически расположенные вокруг полой трубки. [2] Многостенные углеродные нанотрубки также иногда используются для обозначения углеродных нанотрубок с двойными и тройными стенками.
Углеродные нанотрубки также могут относиться к трубкам с неопределенной структурой углеродных стенок и диаметром менее 100 нанометров. Такие трубки были открыты в 1952 г. Радушкевичем и Лукьяновичем. [3] [4]
Длина углеродной нанотрубки, полученной обычными методами производства, часто не указывается, но обычно она намного больше ее диаметра. Таким образом, во многих случаях концевыми эффектами пренебрегают, а длину углеродных нанотрубок считают бесконечной.
Углеродные нанотрубки могут демонстрировать замечательную электропроводность , [5] [6] , в то время как другие являются полупроводниками . [7] [8] Они также обладают исключительной прочностью на растяжение [9] и теплопроводностью [10] [11] [12] из-за их наноструктуры и прочности связей между атомами углерода. Кроме того, они могут быть химически модифицированы. [13] Ожидается, что эти свойства будут ценны во многих областях техники, таких как электроника , оптика , композиционные материалы .(заменяющие или дополняющие углеродные волокна ), нанотехнологии и другие приложения материаловедения .
Сворачивание гексагональной решетки по разным направлениям с образованием различных бесконечно длинных одностенных углеродных нанотрубок показывает, что все эти трубки обладают не только винтовой, но и трансляционной симметрией вдоль оси трубки, а многие также имеют нетривиальную вращательную симметрию относительно этой оси. Кроме того, большинство из них хиральны , то есть трубка и ее зеркальное отображение не могут быть наложены друг на друга. Эта конструкция также позволяет маркировать одностенные углеродные нанотрубки парой целых чисел. [7]
