Fig. 1. (a) Reprezentarea schematică a procedurii de cultivare a nanotuburilor de carbon de superanglu prin depunerea chimică din faza gazoasă. Catalizatorii (nanoparticule de fier și molibden, denotate ca nanoparticule în figură) se află pe un film de nanotuburi de carbon lung (film CNT super-aliniat). Filmul este amplasat pe un substrat de siliciu pur (bandă). Creșterea nanotuburilor super-lungime (CNT) are loc în direcția orizontală. Nanotuburile obținute în superunghi sunt colectate pe substraturi de oxid de siliciu (substraturi care primesc). Întreaga structură este situată pe un substrat de sticlă de cuarț (substrat suport). (b) fotografie dintr-o serie de nanotuburi de carbon super-lungime. Pentru a demonstra lungimea lor chiar mai jos, este afișată rigla. (c) Imagini ale începutului, mijlocului și capătului nanotuburilor de carbon super-lung obținute cu un microscop electronic cu scanare. Din articolul discutat în Nano Letters
Un grup de oameni de știință chinezi, datorită tehnologiei lor avansate de depunere chimică din faza gazoasă, a reușit să obțină o creștere controlată a nanotuburilor de carbon de super-lungime (la o viteză de 40 μm / s). Nanotuburile rezultate au o lungime record în acest moment - 18,5 centimetri. Măsurătorile au arătat că caracteristicile electrice ale acestor nanotuburi de carbon nu variază de-a lungul întregii lor lungimi. Acest fapt este foarte important pentru posibila utilizare a nanotuburilor în producția de diverse dispozitive electronice.
Datorită proprietăților fizice unice, nanotuburile de carbon ("cilindrii" cu pereți de atomi de carbon) în viitor pot avea multe aplicații într-o varietate de tehnologii. De exemplu, fibrele și cablurile din nanotuburi de carbon, conform calculelor teoretice, au rezistență mecanică cu două ordine de mărime mai mare decât aceleași structuri de oțel. Și ceea ce este mai important, având o putere atât de mare, au o densitate de ordine mai mică decât cea a aceluiași oțel. În ceea ce privește proprietățile electrice remarcabile ale nanotuburilor de carbon, acestea pot fi utilizate (și, în unele locuri este deja încercarea de a face) în sistemele electromecanice ale unui nou tip ca nanodiodes, tranzistori, motoare mikroelektricheskih și nanoelektroprovodov de conectare.
Cu toate acestea, aplicarea industrială a nanotuburilor este încă limitată datorită mai multor probleme tehnologice. În primul rând, nu am învățat încă să crească nanotuburi de carbon ieftine și să crească în cantități mari. În al doilea rând, acum nu știu cum să obțină nanotuburi cu lungime arbitrară, care în acest caz ar avea proprietăți omogene (adică pe toată lungimea lor) - de exemplu, fără defecte structurale. În cele din urmă, în timpul creșterii nanotuburilor, este dificil să le controlați caracteristicile, cum ar fi chiralitatea (gradul de "turbionare" a nanotubului într-un cilindru). Și acest lucru este foarte important, deoarece, în funcție de chiralitate, nanotubul are conductivitate metalică sau semiconductoare și, prin urmare, pentru a crea diverse dispozitive electronice, trebuie să cunoaștem tipul de conductivitate electrică a nanotuburilor cultivate.
În plus, și acest lucru este de asemenea un rezultat important, proprietățile electrice ale nanotuburilor de 18,5 cm au rămas neschimbate de-a lungul întregii lor lungimi. Astfel de realizări au devenit posibile datorită tehnologiei utilizate de oamenii de știință CVD (depunerea chimică a vaporilor) - depunerea chimică din faza gazoasă. Desi tehnologia BCV este larg cunoscut în lume ca una dintre metode pentru producerea de nanotuburi de carbon (și nu numai) nanotuburi, cercetătorii chinezi prima dat seama cum să-l îmbunătățească și să îmbunătățească, pentru a ajunge la o eficienta maxima. Reteta pentru obtinerea de nanotuburi cu pereti unici, omogena in proprietatile lor electrice, arata astfel.
Aceste modificări - având construcția de nanotuburi de carbon lungi pe un substrat format din siliciu pur și corect aleasă proporția de etanol și apă - și a dat nanotube aproximativ 18,5 centimetri lungime. O altă realizare tehnică a oamenilor de știință chinezi, pe care își concentrează munca, a fost că au reușit să obțină o distribuție extrem de uniformă a temperaturii în aragaz, unde a avut loc întregul proces descris mai sus. Fără aceasta, nanotuburile cultivate ar avea proprietăți fizice eterogene.
Pentru a verifica dacă caracteristicile electrice ale nanotuburilor super-lungite obținute sunt omogene, oamenii de știință chinezi au luat una dintre nanotuburi și pe baza lor au fabricat mai mult de 100 de tranzistoare cu efect de câmp (figura 2).
Fig. 2. Un set de tranzistoare cu efect de câmp bazat pe o nanotub de carbon de lungă durată: (a) este un desen schematic și (b) este o imagine obținută de un microscop cu scanare electronică. Din articolul discutat în Nano Letters
Parametrii tranzistorilor s-au dovedit a fi complet identici unul cu altul. Din aceasta, cercetatorii au ajuns la concluzia ca proprietatile electrice ale acestor nanotuburi de carbon nu variaza de-a lungul lungimii lor.
Din păcate, lucrarea oamenilor de știință chinezi nu este informată despre cât de mult nanotuburi super-lungi pe care le produc sunt structurale omogene și pot fi utilizate pentru a crea fire și frânghii foarte puternice? Întrebarea este extrem de relevantă, cel puțin pentru proiectul unui ascensor spațial - un ascensor uriaș de marfă pe o orbită a pământului, unde oamenii de știință consideră ca cablu un defect și nanotuburi de carbon foarte lungi.
Exact. Pune pe nanorangout nanoparusa, da nanoshvartovy și dispersate în nanobakshtage duc la nanovetru și opărire în nanobeydevind. Nu uitați doar nano-yuga pentru a da o nano-ordine pentru a construi un nanopark.
Desigur, aceasta este o realizare semnificativă. Cu toate acestea, chiar dacă este posibil să crească astfel de fascicule de nanotuburi de mii de kilometri lungime, ascensorul spațial va rămâne cel mai probabil fantezie. Motivul este că, chiar dacă nanotub inițială va fi capabil de a face fara defecte, nu este posibil termodinamic (dar nu exclude posibilitatea ca va fi posibil să se găsească modalități de vindecare chimice astfel de defecte la semnificativ temperaturi mai mici), de-a lungul urmele de particule de raze cosmice astfel de defecte vor fi generate în mod continuu . Defectele nou format se va concentra pe plan local, pentru a pune în apariția locală a defecte multiple Stoney Walesa (defecte de rotație perechi adiacente de atomi de C până la 90 ° C), relaxat la defecte ternare perechi Stoney Walesa de posturi vacante și perechile de atomi interstițiale și atomi de carbon rupte și clustere reticularea nanotuburilor vecine unul cu altul chimic. Toate aceste fenomene vor duce eventual la o scădere rapidă și foarte semnificativă a rezistenței la tracțiune. Rezistența ideală poate oferi doar un fascicul defect liber non-reticulată nanotuburilor una dintre cele două chiralități limită care asigură suficientă energie barieră Van der Waals reciprocă alunecare a nanotuburilor adiacente legate de a preveni nanotuburilor individuale de rupere la fluaj. Este de preferat ca toate nanotuburile să fie strict egale în diametru, altfel bariera de alunecare va scădea brusc sau va dispărea cu totul. Nonclusivitatea este imperativă ca întreruperea unei nanotuburi să nu se poată răspândi în nanotuburile vecine. Dar trebuie să ne amintim că diametrul interior al ascensorului spațiu este de a schimba în mod regulat de mii de ori de-a lungul lungimii sale, și modul în care să fie în acest caz, capetele nanotuburilor de sub restricții, cum să le rezolvați - este neclar (van der Waals de fixare este foarte slabă și nu poate fi suficientă). În timp ce un singur lucru este clar - că toate capetele nanotuburilor ar trebui să fie situate pe suprafața cablului, localizarea lor în interior este inacceptabilă.
Este posibil să se vlegkuyu ceva pulverizat pe o frânghie, ceva de genul CHN2-Linker-CHN2, unde CHN2 - diazogroup și Linker - polimer încă durabil ușor flexibil (tip (-C6H4-poziția para O) n, adică polifenil eter, și n 10-20, cred). Apoi, aceste fragmente diazametilnye de la un capăt al polimerului va fi stabilit la „ori“ legăturile pe suprafața un tub (ca cicloadiție 1,3-dipolare) și diazametilnye fragmente din celălalt capăt al polimerului va fi stabilit la „ori“ legături de pe suprafața unei alte (cel mai probabil ) a tubului. Țevile vor fi legate covalent de punți puternice rare. Desigur, în punctul de atașare a linkerului la țeavă vor apărea deformări locale, slăbind tubul. Dar va fi puternic? Va exista o compensație a forței datorată legăturilor încrucișate? Acele molecule de capsator care se atașează numai la un tub ar putea juca apoi rolul de vilii în picioare vertical, iar prinderea pe frecare ar fi mai bună decât în cazul unui tub gol. Nu știu, sunt doar un chimist. Ce crezi? Dacă prostii, nu jura foarte mult :)
Iar conductele vor accesa cu crawlere nanoboturi și vor infecta defectele (sau vor crește nanotuburi proaspete, mănâncă rasfatat).
Trimiteți-le prietenilor: