Kohlenstoff Nanotubes - Geschichte und Entwicklung des Kohlenstoffes Nanotubes (Buckytubes)

Themen Umfaßt

Hintergrund

Kohlenstoff Nanotubes

Multiwall Nanotubes

Buckytubes

Molekulare Erwägungen

Molekulare Invarianz

Hintergrund

Der Anfang dieser Geschichte ist viele Male mitgeteilt worden. Im Jahre 1985 eine Konfluenz von den Ereignissen geführt zu ein unerwartetes und ungeplantes Experiment mit einer neuen Art Mikroskop mit dem Ergebnis der Entdeckung eines neuen Moleküls lediglich gemacht vom Kohlenstoff - die Elementchemiker, die dort gefühlt wurden, waren nichts mehr, ungefähr zu lernen. Buckyballs - sechzig Kohlenstoffatome angeordnet in einer Fußballform - war und die chemische Welt, ganz zu schweigen von den körperlichen und materiellen Welten, würde sein nie das selbe entdeckt worden.

Fullerenes

Tatsächlich was entdeckt worden war, war nicht gerade ein einzelnes neues Molekül aber eine unbegrenzte Klasse neue Moleküle: die Fullerenes. Jeder Fullerene - C60, C70, C84, Usw. - besaß die wesentliche Eigenschaft des Seins ein reiner Kohlenstoffkäfig, jedes Atom, das zu drei anderen wie im Graphit geklebt wurde. Anders Als Graphit hat jeder Fullerene genau 12 fünfeckige Gesichter mit einer unterschiedlichen Anzahl von sechseckigen Gesichtern (z.B., buckyball - C -60 hat 20).

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - die verschiedenen Formulare des Kohlenstoffes einschließlich buckminsterfullerene

Verschiedene Formulare des Kohlenstoffes.

Einige Fullerenes, wie C60, waren in der Form sphäroidisch, und andere, wie C70, waren wie ein Rugbyball länglich. Dr. Richard Smalley erkannte, im Jahre 1990 dass prinzipiell ein Röhrenfullerene möglich sein sollte, mit einer Kappe bedeckt an jedem Ende zum Beispiel durch die zwei Hemisphären von C60, angeschlossen durch einen geraden Abschnitt des Gefäßes, mit nur sechseckigen Geräten in seiner Zelle. Millie Dresselhaus, nach dem Hören von dieses Konzept, richtete diese vorgestellten Nachrichten „buckytubes.“ zu

Kohlenstoff Nanotubes

In Wirklichkeit jedoch waren Kohlenstoff nanotubes 30 Jahre früher entdeckt worden, aber waren nicht völlig zu dieser Zeit geschätzt worden. Ende der fünfziger Jahre fand Roger-Speck an Union Carbide, eine merkwürdige neue Kohlenstofffaser, beim Studieren des Kohlenstoffes unter Bedingungen sich nähert seinem Tripelpunkt. Er beobachtete die geraden, hohlen Gefäße des Kohlenstoffes, die schienen, in den Graphitschichten Kohlenstoff zu bestehen getrennt durch den gleichen Abstand wie die planaren Schichten des Graphits. In den siebziger Jahren beobachtete Morinobu, das Endo ist, diese Gefäße wieder, produziert durch einen Gasphasenprozeß. Tatsächlich beobachtete er sogar einige Gefäße, in nur einem einlagigen des gerollten-oben Graphits zu bestehen.

Buckytube oder Kohlenstoff nanotube

Im Jahre 1991 nach der Entdeckung und der Überprüfung der Fullerenes, beobachtete Sumio Iijima von NEC multiwall nanotubes, die in einer Kohlenstofflichtbogeneinleitung gebildet wurden, und zwei Jahre später, beobachteten er und Donald Bethune an IBM unabhängig Einzelwand nanotubes - buckytubes. Diese reinen Kohlenstoffpolymere konnten im Rahmen der Fullerenes jetzt verstanden werden und die Vorstellung von ihnen zu den Molekülen, mit allen ändern, die spezielle Bezeichnung bedeutet. Nanotubes war gewesen .

Multiwall Nanotubes

Jetzt zehn Jahre nach Iijimas Anfangsbeobachtung, kennen wir sehr viel in nanotubes und Röhrenfullerenes aus. Wir wissen, dass multiwall nanotubes unveränderlich mit einer Hochfrequenz von Baufehlern produziert werden. (Im Vergleich zu ihren größeren Beziehungen, den 5-20 Mikrondurchmesser Graphitfasern, die in den Luftfahrt- und sportliche Warenanwendungen verwendet werden, sind multiwall nanotubes strukturell ziemlich fehlerfrei; dennoch enthalten sie häufig Regionen der strukturellen Unvollkommenheit.) Wie jeder materielle Wissenschaftler weiß, ist es das Vorkommen von Defekten, die unvermeidlich die Materialeigenschaften einer Substanz vermindern, wie Stärke. Die tatsächlichen Eigenschaften eines Materials sind Weltschläger, aber gewöhnlich sind die tatsächlichen Eigenschaften des Massenmaterials nur einige Prozente von, was das Material ausstellen würde, wenn es strukturell perfekt war. Zum Beispiel führt ein Baufehler wie ein Mikroriß in einem Stahlkabel, zu katastrophales Versagen bei 1-2% der theoretischen Bruchfestigkeit man würde voraussagen basiert auf grundlegenden chemischen Kapitalen.

Buckytubes

Demgegenüber sind Fullerenes und sind folglich Moleküle: perfekte, hohle Moleküle des reinen Kohlenstoffes verbanden zusammen in einem sechseckig geklebten Netz, um den Hohlzylinder wie in Abbildung 2. gezeigt zu bilden. Das Gefäß ist, entweder mit den offenen oder mit einer Kappe bedeckten Enden nahtlos. Der Durchmesser von Einzelwand Kohlenstoff nanotubes ist 0,7 bis 2 nm (gewöhnlich ungefähr 1,0 nm) - 100.000mal dünner als ein Menschenhaar. Buckytube-Längen sind gewöhnlich Hunderte von den Zeiten ihre Durchmesser.

Molekulare Erwägungen

Der molekulare Aspekt von buckytubes ist kritisch. Jedes Atom ist im rechten Platz. Dieses ist ein profunder Unterschied mit ihren größeren, defekten Vettern. Zu einem Chemiker ist ein Molekül eine ganz spezielle Sache. Ein Molekül ist komplett, und ist normalerweise mit seiner Identität verhältnismäßig glücklich. Wenn ein Molekül mit der Gelegenheit zu ändern d.h. eine chemische Reaktion mit anderen Bits des Materials durchzumachen konfrontiert wird, gibt es fast immer eine ziemlich beträchtliche Sperre, zum auszugleichen. Anderes, nicht-molekulares „Material“, wenn es mit anderem Material konfrontiert wird, ist normalerweise schnell zu ändern und fügt herein mit dem neuen Teil hinzu, um ein größeres ganzes zu machen. Metalle sind so: ein Klumpen des Metalls ausgesetzt mehr Metall (dieser könnte im flüssigen, gasförmigen oder festen Aggregatzustand stattfinden), passt den Zusatz an, weil er nicht molekulare Vollständigkeit und Invarianz besitzt.

Molekulare Invarianz

Ein Aspekt der molekularen Invarianz ist die Zuverlässigkeit und die Voraussagbarkeit der chemischer Umwandlung. Moleküle können, durch verschiedenes verursacht werden bedeutet, ihre Sperren auszugleichen, um, zum Beispiel unter Verwendung der Wärme zu ändern. Aber im Großen und Ganzen sind die Reaktionsprodukte, beim Beschäftigen Moleküle konsequent. Dieses ist nicht von den Änderungen das wahr, das nicht-molekulare Sachen durchmachen. Keine zwei Klumpen des Metalls schauen überhaupt die selben, gerade da keine zwei Schneeflocken die selben schauen: Schneeflocken sind nicht Moleküle. Der Effekt der molekularen Invarianz auf Materialeigenschaften ist gleichmäßig profund. Was Auch Immer die tatsächliche Art des Materials, dort keine Defekte sind, zum der Eigenschaften zu vermindern. Sie erhalten, was Sie erhalten.

Quelle: Carbon Nanotechnologies, Inc.

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Carbon Nanotechnologies, Inc.

Date Added: Jun 17, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 20:38

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