Carbono Nanotubes - História e Revelação do Carbono Nanotubes (Buckytubes)

Assuntos Cobertos

Fundo

Carbono Nanotubes

Multiwall Nanotubes

Buckytubes

Considerações Moleculars

Invariância Molecular

Fundo

O começo desta história foi dito muitas vezes. Em 1985, uma afluência dos eventos conduzidos a uma experiência inesperada e não programada com um tipo novo do microscópio tendo por resultado a descoberta de uma molécula nova feita puramente do carbono - os químicos mesmos do elemento sentidos lá não eram nada mais aprender aproximadamente. Buckyballs - sessenta átomos de carbono arranjados em uma forma da bola de futebol - tinha sido descoberto e o mundo químico, para não mencionar os mundos físicos e materiais, nunca seria o mesmo.

Fullerenes

De facto, o que tinha sido descoberto não era apenas uma única molécula nova mas uma classe infinita de moléculas novas: os fullerenes. Cada fullerene - C60, C70, C84, Etc. - possuiu a característica essencial de ser uma gaiola pura do carbono, cada átomo ligado a três outro como na grafite. Ao Contrário da grafite, cada fullerene tem exactamente 12 faces pentagonais com um número de variação de faces sextavadas (por exemplo, o buckyball - C -60 tem 20).

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Os vários formulários do carbono que incluem o buckminsterfullerene

Vários formulários do carbono.

Alguns fullerenes, como C60, eram spheroidal na forma, e outro, como C70, eram oblongos como uma bola de rugby. O Dr. Richard Smalley reconheceu em 1990 que, em princípio, um fullerene tubular deve ser possível, tampado em cada extremidade, por exemplo, pelos dois hemisférios de C60, conectados por um segmento recto da câmara de ar, com somente as unidades sextavadas em sua estrutura. Millie Dresselhaus, em cima de ouvir este conceito, dublou estes objetos imaginados “buckytubes.”

Carbono Nanotubes

Na realidade, contudo, os nanotubes do carbono tinham sido descobertos 30 anos mais adiantado, mas não apreciados inteiramente naquele tempo. No final dos anos 50, o Bacon de Roger no Carboneto da União, encontrou uma fibra nova estranha do carbono ao estudar o carbono sob circunstâncias perto de seu ponto triplo. Observou as câmaras de ar rectas, ocas do carbono que pareceram consistir nas camadas graphitic de carbono separadas pelo mesmo afastamento que as camadas planares de grafite. Nos anos 70, Morinobu Endo observou estas câmaras de ar outra vez, produzido por um processo em fase gasosa. Certamente, observou mesmo algumas câmaras de ar consistir somente em uma única camada de grafite rolada-acima.

Buckytube ou nanotube do carbono

Em 1991, após a descoberta e a verificação dos fullerenes, Sumio Iijima do NEC observou os nanotubes do multiwall formados em uma descarga de arco do carbono, e dois anos mais tarde, e Donald Bethune no IBM observaram independente nanotubes da único-parede - buckytubes. Estes polímeros puros do carbono poderiam agora ser compreendidos no contexto dos fullerenes, mudando a percepção deles às moléculas, com tudo que a designação especial implica. Nanotubes tinha sido .

Multiwall Nanotubes

Agora, dez anos após a observação inicial de Iijima, nós sabemos muito sobre nanotubes e fullerenes tubulares. Nós sabemos que os nanotubes do multiwall estão produzidos invariàvel com uma alta freqüência de defeitos estruturais. (Em comparação com suas relações maiores, as 5-20 fibras da grafite do mícron-diâmetro usadas nas aplicações aeroespaciais e ostentando dos bens, os nanotubes do multiwall são bastante sadios estrutural; não obstante, contêm freqüentemente regiões de imperfeição estrutural.) Como todo o cientista material sabe, é a ocorrência dos defeitos que degradam inevitàvel as propriedades materiais de uma substância, tais como a força. As propriedades intrínsecas de um material podem ser mundo-batedor, mas tipicamente as propriedades reais do material de maioria são somente alguns por cento do que o material exibiria se era estrutural perfeito. Por exemplo, um defeito estrutural tal como uma microfissura em um fio de aço, conduzirá à falha catastrófica em 1-2% da força de quebra teórica uma preveria baseado em principais químicos fundamentais.

Buckytubes

Ao contrário, são os fullerenes, e são assim moléculas: as moléculas perfeitas, ocas do carbono puro ligaram junto em uma rede sextavada ligada para formar o cilindro oco segundo as indicações de Figura 2. A câmara de ar é sem emenda, com as extremidades abertas ou tampadas. O diâmetro de nanotubes do carbono da único-parede é 0,7 a 2 nanômetro (tipicamente aproximadamente 1,0 nanômetro) - 100.000 vezes mais fino do que um cabelo humano. Os comprimentos de Buckytube são tipicamente centenas de épocas seus diâmetros.

Considerações Moleculars

O aspecto molecular dos buckytubes é crítico. Cada átomo está no lugar direito. Esta é uma diferença profunda com seus primos maiores, defeituosos. A um químico, uma molécula é uma coisa muito especial. Uma molécula está completa, e está geralmente relativamente feliz com sua identidade. Quando uma molécula é confrontada com a oportunidade de mudar, isto é, para se submeter a uma reacção química com outros bits do material, há quase sempre uma barreira razoavelmente significativa a superar. Outro, “material não-molecular”, quando confrontado com o outro material, é geralmente rápido mudar, e adiciona dentro com a parte nova para fazer um inteiro maior. Os Metais são como este: um pedaço do metal expor a mais metal (este poderia ocorrer na fase derretida, gasosa, ou contínua) acomodará a adição porque não possui a integralidade e a invariância moleculars.

Invariância Molecular

Um aspecto da invariância molecular é a confiança e a previsibilidade da mudança química. As Moléculas podem ser induzidas, por vário significam, superar suas barreiras para mudar, por exemplo usando o calor. Mas geralmente os produtos da reacção ao tratar as moléculas são consistentes. Isto não é verdadeiro das mudanças isso que as coisas não-moleculars se submetem. Nenhum dois pedaços do metal olham nunca o mesmos, apenas porque nenhum dois flocos de neve olham o mesmos: os flocos de neve não são moléculas. O efeito da invariância molecular em propriedades materiais é ingualmente profundo. O Que Quer Que a natureza intrínseca do material, lá não é nenhum defeito para degradar as propriedades. Você obtem o que você obtem.

Source: Carbono Nanotecnologia, Inc.

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor Carbono Nanotecnologia, Inc.

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

Last Update: 12. June 2013 20:49

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