Углеродные нанотрубки

Опубликовано 31.03.2010 Ведущий Антон Панкратов

Углеродные нанотрубки - одномерный углеродный материал - были открыты около 10 лет назад. Новая молекулярная форма углерода открыла целую серию новых и неожиданных физических, механических и химических свойств. Эти уникальные свойства сделали нанотрубки ключевым элементом нанотехнологий.
Углеродные нанотрубки - протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоят из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей и заканчиваются обычно полусферической головкой.
Как следует из определения, основная классификация нанотрубок проводится по способу сворачивания графитовой плоскости. Этот способ сворачивания определяется двумя числами n и m, задающими разложение направления сворачивания на вектора трансляции графитовой решётки. Это проиллюстрировано на рисунке.
По значению параметров (n, m) различают прямые (ахиральные) нанотрубки
- "кресло" или "зубчатые" (armchair) n=m
- зигзагообразные (zigzag) m=0 или n=0
- спиральные (хиральные) нанотрубки
Одним из поразительных свойств углеродных нанотрубок является то, что их свойства зависят от геометрии. От угла скручивания зависят, в частности, их электрические свойства - углеродные нанотрубки могут проявлять металлическую и полупроводниковую проводимость. Металлические нанотрубки проводят электрический ток при абсолютном нуле температур, в то время как проводимость полупроводниковых трубок равна нулю при абсолютном нуле и возрастает при повышении температуры.
Нанотрубки могут применяться в следующих сферах:
Механические применения: сверхпрочные нити, композитные материалы, нановесы
Применения в микроэлектронике: транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы
Для создания соединений между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках
Капиллярные применения: капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов,
Оптические применения: дисплеи, светодиоды
Медицина (в стадии активной разработки)