p Marianna Kharlamova, do Departamento de Ciência de Materiais da Lomonosov Moscow State University, examinou diferentes tipos de "enchimento" de nanotubos de carbono e os classificou de acordo com a influência nas propriedades dos nanotubos. O trabalho do pesquisador foi publicado na revista. Progresso em Ciência de Materiais . p “Foi realizado um estudo sistemático detalhado de 430 trabalhos, a maioria dos quais foi publicada durante os últimos cinco anos, como a área em estudo está se desenvolvendo ativamente, "diz Kharlamova. Além da sistematização analítica dos dados existentes, o autor considerou a teoria de bandas de sólidos, a base teórica de tais estudos, que descreve a interação dos elétrons em um sólido.

p As muitas faces do carbono:diamantes, bolas, tubos

p O carbono existe em várias modificações alotrópicas, e podem ser encontrados em diferentes estruturas. Forma carvão e negro de fumo, diamante, grafite, grafeno, fulerenos e outros. A química orgânica é baseada no carbono, que forma a espinha dorsal das moléculas orgânicas. Em diamantes, os átomos de carbono estão alinhados em posições estritamente especificadas em uma rede cristalina, o que leva à sua dureza. Em grafite, os átomos de carbono estão dispostos em camadas hexagonais semelhantes a favos de mel. Cada camada está interagindo fracamente com as camadas acima e abaixo, para que o material seja facilmente separado em flocos que parecem marcas de lápis no papel. Uma dessas camadas de hexágonos enrolada em um tubo é um nanotubo de carbono.

p Um nanotubo de parede única compreende uma única camada laminada, e um nanotubo de paredes múltiplas se assemelha a uma boneca russa matryoshka, consistindo em vários tubos concêntricos. O diâmetro de cada tubo é de alguns nanômetros, e o comprimento é de vários centímetros. As extremidades dos tubos são fechadas por "tampas" hemisféricas - metades de moléculas de fulereno - os fulerenos são outra forma de carbono elementar semelhante a bolas de futebol costuradas de hexágonos e pentágonos. Fazer e preencher o nanotubo de carbono é muito mais desafiador do que encher um cacho de wafer, por exemplo. Para adaptar essas estruturas, cientistas usam técnicas de ablação a laser, dispersão térmica em uma descarga de arco ou deposição de vapor de hidrocarbonetos da fase gasosa.

p SWNT não é um cookie

p O que há de tão especial neles, então? As propriedades do grafite, incluindo condutividade elétrica, ductilidade, e brilho metálico, são uma reminiscência de metais. Mas as propriedades dos nanotubos de carbono são bem diferentes. Eles têm aplicações em eletrônica (como componentes de dispositivos nanoeletrônicos potenciais - portões, dispositivos de memória e transmissão de dados, etc.) e biomedicina (como recipientes para a administração de medicamentos direcionados). A condutividade dos nanotubos de carbono pode ser alterada dependendo da orientação dos hexágonos de carbono em relação ao eixo do tubo, sobre o que está incluído em sua parede além do carbono, no qual os átomos e moléculas estão ligados à superfície externa do tubo, e o que eles estão preenchidos. Adicionalmente, nanotubos de carbono de parede única (ou SWNTs) são surpreendentemente à prova de rasgo e refratam a luz de uma maneira particular.

p Kharlamova foi o primeiro a classificar os tipos de "enchimento" de nanotubos de acordo com seu impacto nas propriedades eletrônicas dos SWNTs. O authMarianna ou considera um determinado método de preenchimento de SWNTs como o mais promissor para adequar suas propriedades eletrônicas.

p "Isso se deve a quatro razões principais, "Kharlamova diz." Em primeiro lugar, a gama de substâncias que podem ser encapsuladas nos canais SWNT é ampla. Segundo, para introduzir as substâncias de diferentes naturezas químicas nos canais SWNT, vários métodos foram desenvolvidos, da fase líquida (solução, fundição), a fase gasosa, usando plasma, ou por reações químicas. Terceiro, como resultado do processo de encapsulamento, o enchimento eficiente dos canais SWNT pode ser alcançado, o que leva a uma mudança significativa na estrutura eletrônica dos nanotubos. Finalmente, a transformação química das substâncias encapsuladas permite controlar o processo de adaptação das propriedades eletrônicas dos SWNTs, selecionando um material de partida apropriado e as condições da reação nanoquímica. "

p A própria autora realizou estudos experimentais de preenchimento de nanotubos com 20 substâncias simples e compostos químicos, e revelou a influência do "enchimento" nas propriedades eletrônicas dos nanotubos. Ela encontrou a correlação entre a temperatura de formação dos tubos internos e o diâmetro dos tubos externos, e explicou quais fatores influenciam o grau de preenchimento dos nanotubos.