Marianna Kharlamova, del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, examinó diferentes tipos de "relleno" de nanotubos de carbono y los clasificó según la influencia en las propiedades de los nanotubos. El trabajo del investigador fue publicado en la revista Progreso en ciencia de materiales .

"Se realizó un estudio sistemático detallado de 430 obras, la mayoría de los cuales se habían publicado durante los últimos cinco años, a medida que el área en estudio se está desarrollando activamente, ", dice Kharlamova. Aparte de la sistematización analítica de los datos existentes, el autor consideró la teoría de bandas de los sólidos, la base teórica de tales estudios, que describe la interacción de los electrones en un sólido.

Las muchas caras del carbono:diamantes, pelotas, tubos

El carbono existe en varias modificaciones alotrópicas, y se puede encontrar en diferentes estructuras. Forma carbón y negro de carbón, diamante, grafito, grafeno fullerenos y otros. La química orgánica se basa en carbono, que forma la columna vertebral de las moléculas orgánicas. En diamantes los átomos de carbono están alineados en posiciones estrictamente especificadas en una red cristalina, lo que conduce a su dureza. En grafito, los átomos de carbono están dispuestos en capas hexagonales que se asemejan a panales. Cada capa interactúa débilmente con las capas de arriba y de abajo, por lo que el material se separa fácilmente en copos que parecen marcas de lápiz en el papel. Una de esas capas de hexágonos enrollados en un tubo es un nanotubo de carbono.

Un nanotubo de pared simple consta de una sola capa enrollada, y un nanotubo de paredes múltiples se asemeja a una muñeca matryoshka rusa, que consta de varios tubos concéntricos. El diámetro de cada tubo es de unos nanómetros, y la longitud es de hasta varios centímetros. Los extremos de los tubos están cerrados por "tapas" hemisféricas (mitades de moléculas de fullereno). Los fullerenos son otra forma de carbono elemental que se asemeja a pelotas de fútbol cosidas entre sí a partir de hexágonos y pentágonos. Hacer y llenar el nanotubo de carbono es mucho más desafiante que rellenar un rizo de oblea, por ejemplo. Para adaptar estas estructuras, los científicos utilizan técnicas de ablación con láser, Dispersión térmica en una descarga de arco o deposición de vapor de hidrocarburos de la fase gaseosa.

SWNT no es una cookie

¿Qué tienen de especial? ¿luego? Las propiedades del grafito, incluida la conductividad eléctrica, ductilidad, y brillo metálico, recuerdan a los metales. Pero las propiedades de los nanotubos de carbono son bastante diferentes. Tienen aplicaciones en electrónica (como componentes de posibles dispositivos nanoelectrónicos:puertas, dispositivos de transmisión de datos y memoria, etc.) y biomedicina (como contenedores para la administración de fármacos dirigida). La conductividad de los nanotubos de carbono se puede cambiar dependiendo de la orientación de los hexágonos de carbono con respecto al eje del tubo, en lo que está incluido en su muro además del carbono, en el que los átomos y las moléculas están unidos a la superficie exterior del tubo, y de qué están llenos. Adicionalmente, Los nanotubos de carbono de pared simple (o SWNT) son sorprendentemente resistentes al desgarro y refractan la luz de una manera particular.

Kharlamova fue la primera en clasificar los tipos de "relleno" de nanotubos según su impacto en las propiedades electrónicas de los SWNT. El authMarianna o considera que un método particular para llenar los SWNT es el más prometedor para adaptar sus propiedades electrónicas.

"Esto se debe a cuatro razones principales, ", Dice Kharlamova". En primer lugar, la gama de sustancias que pueden encapsularse en los canales SWNT es amplia. Segundo, introducir sustancias de diferentes naturalezas químicas en los canales SWNT, se han desarrollado varios métodos, de la fase líquida (solución, derretir), la fase gaseosa, usando plasma, o por reacciones químicas. Tercera, como resultado del proceso de encapsulación, se puede lograr un llenado eficiente de los canales SWNT, lo que conduce a un cambio significativo en la estructura electrónica de los nanotubos. Finalmente, la transformación química de las sustancias encapsuladas permite controlar el proceso de adaptación de las propiedades electrónicas de los SWNT mediante la selección de un material de partida apropiado y las condiciones de la reacción nanoquímica ".

La propia autora realizó estudios experimentales sobre el llenado de nanotubos con 20 sustancias simples y compuestos químicos, y reveló la influencia del "relleno" en las propiedades electrónicas de los nanotubos. Encontró la correlación entre la temperatura de formación de los tubos internos y el diámetro de los tubos externos, y explicó qué factores influyen en el grado de llenado de los nanotubos.