Углеродные нанотрубки

Аллотропы углерода с цилиндрической наноструктурой

Изображение одностенной углеродной нанотрубки, полученное сканирующей туннельной микроскопией.

Вращающаяся одностенная зигзагообразная углеродная нанотрубка

Углеродная нанотрубка ( УНТ ) представляет собой трубку из углерода диаметром в нанометровом диапазоне ( наноразмер ). Они являются одной из аллотропов углерода .

Одностенные углеродные нанотрубки ( ОУНТ ) имеют диаметр около 0,5–2,0 нанометров , что примерно в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса. Их можно идеализировать как вырезы из двумерного листа графена , свернутого в полый цилиндр. ^[1]

Многостенные углеродные нанотрубки ( МУНТ ) состоят из вложенных одностенных углеродных нанотрубок ^[1] ​​в вложенной структуре «трубка в трубке». ^[2] Углеродные нанотрубки с двойными и тройными стенками представляют собой особый случай МУНТ.

Углеродные нанотрубки могут проявлять замечательные свойства, такие как исключительная прочность на разрыв ^[3] и теплопроводность ^{[4] [5] [6]} благодаря их наноструктуре и прочности связей между атомами углерода. Некоторые структуры SWCNT обладают высокой электропроводностью ^{[7] [8]} , тогда как другие являются полупроводниками . ^{[9] [10]} Кроме того, углеродные нанотрубки можно химически модифицировать. ^[11] Ожидается, что эти свойства будут ценными во многих областях технологий, таких как электроника , оптика , композитные материалы (заменяющие или дополняющие углеродные волокна ), нанотехнологии и другие применения материаловедения .

Предсказанные свойства SWCNT были заманчивыми, но пути к их синтезу не было до 1993 года, когда Иидзима и Ичихаши из NEC и Bethune et al. в IBM независимо обнаружили, что совместное испарение углерода и переходных металлов, таких как железо и кобальт, может специфически катализировать образование SWCNT. ^{[12] [13]} Эти открытия послужили толчком к исследованиям, которые позволили значительно повысить эффективность технологии каталитического производства, ^[14] и привели к взрывному росту работы по характеристике и поиску применения ОСУНТ.

Структура ОСНТ

Основные детали

«Нарезанное и развернутое» изображение углеродной нанотрубки в виде полосы молекулы графена, наложенное на диаграмму полной молекулы (слабый фон). Стрелкой показан зазор A2 , в котором атом A1 на одном крае полоски помещается на противоположном крае, когда полоска свернута.

Базисные векторы u и v соответствующей подрешетки, пары (n,m), которые определяют неизоморфные структуры углеродных нанотрубок (красные точки), и пары, которые определяют энантиомеры хиральных (синие точки)

Структура идеальной (бесконечно длинной) одностенной углеродной нанотрубки представляет собой правильную шестиугольную решетку, нарисованную на бесконечной цилиндрической поверхности, вершинами которой являются положения атомов углерода. Поскольку длина связей углерод-углерод достаточно фиксирована, существуют ограничения на диаметр цилиндра и расположение атомов на нем. ^[15]

При изучении нанотрубок зигзагообразный путь на графеноподобной решетке определяется как путь , который поворачивается на 60 градусов, попеременно влево и вправо после прохождения каждой связи. Также принято определять путь кресла как путь, который делает два поворота налево на 60 градусов, за которыми следуют два поворота направо каждые четыре шага. В некоторых углеродных нанотрубках вокруг трубки имеется замкнутый зигзагообразный путь. Говорят, что трубка имеет зигзагообразный тип или конфигурацию или просто представляет собой зигзагообразную нанотрубку . Если вместо этого трубка окружена замкнутым каналом «кресло», то говорят, что она относится к нанотрубке типа «кресло» или нанотрубке «кресло» . Бесконечная нанотрубка типа зигзаг (или кресло) полностью состоит из замкнутых зигзагообразных (или кресел) дорожек, соединенных друг с другом.

Конфигурации «зигзаг» и «кресло» — не единственные структуры, которые может иметь одностенная нанотрубка. Чтобы описать строение общей бесконечно длинной трубки, следует представить ее разрезом, параллельным ее оси, проходящим через некоторый атом А , а затем развернутым на плоскости так, что ее атомы и связи совпадают с атомами А. воображаемого листа графена, точнее, с бесконечно длинной полосой этого листа. Две половинки атома A окажутся на противоположных краях полоски над двумя атомами A1 и A2 графена. Линия от А1 до А2 будет соответствовать окружности цилиндра, прошедшей через атом А , и будет перпендикулярна краям полоски. В решетке графена атомы можно разделить на два класса в зависимости от направления их трех связей. У половины атомов три связи направлены одинаково, а у половины три связи повернуты на 180 градусов относительно первой половины. Атомы A1 и A2 , соответствующие одному и тому же атому A в цилиндре, должны принадлежать к одному и тому же классу. Отсюда следует, что окружность трубки и угол полоски не являются произвольными, поскольку они ограничены длинами и направлениями линий, соединяющих пары атомов графена одного класса.

Пусть u и v — два линейно независимых вектора, соединяющие атом графена A1 с двумя его ближайшими атомами с одинаковыми направлениями связей. То есть, если пронумеровать последовательные атомы углерода вокруг графеновой ячейки от C1 до C6, то u может быть вектором от C1 до C3, а v быть вектором от C1 до C5. Тогда для любого другого атома A2 того же класса, что и A1 , вектор от A1 до A2 можно записать как линейную комбинацию n u + m v , где n и m — целые числа. И наоборот, каждая пара целых чисел ( n , m ) определяет возможную позицию для A2 . ^[15] Учитывая n и m , можно обратить эту теоретическую операцию вспять, нарисовав вектор w на решетке графена, разрезав полосу последнего вдоль линий, перпендикулярных w, через ее конечные точки A1 и A2 , и свернув полосу в цилиндр так, чтобы как свести эти два пункта вместе. Если эту конструкцию применить к паре ( k ,0), в результате получится зигзагообразная нанотрубка с замкнутыми зигзагообразными путями из 2k атомов . Если это применить к паре ( k , k ), получится трубка-кресло с замкнутыми путями кресла из 4 k атомов.

Типы

Структура нанотрубки не изменится, если полоску повернуть на 60 градусов по часовой стрелке вокруг A1 перед применением приведенной выше гипотетической реконструкции. Такое вращение меняет соответствующую пару ( n , m ) на пару (−2 m , n + m ). Отсюда следует, что множество возможных положений A2 относительно A1 — то есть множество пар ( n , m ) — соответствуют одному и тому же расположению атомов на нанотрубке. Так обстоит дело, например, с шестью парами (1,2), (−2,3), (−3,1), (−1,−2), (2,−3) и (3 ,−1). В частности, пары ( k ,0) и (0, k ) описывают одну и ту же геометрию нанотрубки. Этой избыточности можно избежать, рассматривая только пары ( n , m ) такие, что n > 0 и m ≥ 0; то есть где направление вектора w лежит между направлениями u (включительно) и v (исключительно). Можно проверить, что каждая нанотрубка имеет ровно одну пару ( n , m ), которая удовлетворяет этим условиям, что называется типом трубки . И наоборот, для каждого типа существует гипотетическая нанотрубка. Фактически, две нанотрубки имеют один и тот же тип тогда и только тогда, когда одну можно концептуально повернуть и переместить так, чтобы она точно соответствовала другой. Вместо типа ( n , m ) структуру углеродной нанотрубки можно указать, указав длину вектора w (то есть длину окружности нанотрубки) и угол α между направлениями u и w , может находиться в диапазоне от 0 (включительно) до 60 градусов по часовой стрелке (не включая). Если диаграмма нарисована с горизонталью , то последняя представляет собой наклон полосы от вертикали.

Хиральность и зеркальная симметрия

Нанотрубка является хиральной, если она имеет тип ( n , m ), где m > 0 и m ≠ n ; тогда его энантиомер (зеркальное отражение) имеет тип ( m , n ), отличный от ( n , m ). Эта операция соответствует зеркальному отражению развернутой полосы вокруг линии L , проходящей через А1 , составляющей угол 30 градусов по часовой стрелке от направления вектора u (то есть с направлением вектора u + v ). Единственные типы нанотрубок, которые являются ахиральными, - это ( k ,0) «зигзагообразные» трубки и ( k , k ) «кресельные» трубки. Если два энантиомера следует рассматривать как одну и ту же структуру, то можно рассматривать только типы ( n , m ) с 0 ≤ m ≤ n и n > 0. Тогда угол α между u и w , который может варьироваться от 0 до 30 градусов (включая оба) называется «хиральным углом» нанотрубки.

Окружность и диаметр

По n и m можно также вычислить длину окружности c , которая является длиной вектора w , которая оказывается равной:

${\displaystyle c=\left|{\boldsymbol {u}}\right|{\sqrt {(n^{2}+nm+m^{2})}}\approx 246{\sqrt {((n+m)^{2}-nm)}}}$

в пикометрах . Тогда диаметр трубки равен , т.е. ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle c/\pi }$

${\displaystyle d\approx 78.3{\sqrt {((n+m)^{2}-nm)}}}$

также в пикометрах. (Эти формулы являются лишь приблизительными, особенно для малых n и m , когда связи напряжены, и они не учитывают толщину стенки.)

Угол наклона α между u и w и окружность c связаны с индексами типа n и m следующим образом:

${\displaystyle \alpha \;=\;\arg(n+m/2,\,m{\sqrt {3}}/2)\;=\;\mathop {\mathrm {arc} } \cos {\frac {n+m/2}{c}}}$

где arg( x , y ) — угол по часовой стрелке между осью X и вектором ( x , y ); функция, которая доступна во многих языках программирования как atan2( y , x ). И наоборот, учитывая c и α , можно получить тип ( n , m ) по формулам:

${\displaystyle m={\frac {2c}{\sqrt {3}}}\sin \alpha \quad \quad n=c\cos \alpha -{\frac {m}{2}}}$

который должен оцениваться как целые числа.

Физические ограничения

Самые узкие примеры

Типы трубок, которые являются «выродившимися» из-за того, что они слишком узкие.

Если n и m слишком малы, структура, описываемая парой ( n , m ), будет описывать молекулу, которую нельзя обоснованно назвать «трубкой», и она может даже не быть стабильной. Например, структура, теоретически описываемая парой (1,0) (предельный тип «зигзага»), представляла бы собой просто цепочку атомов углерода. Это настоящая молекула, карбин ; который имеет некоторые характеристики нанотрубок (такие как орбитальная гибридизация, высокая прочность на разрыв и т. д.), но не имеет полого пространства и не может быть получен в виде конденсированной фазы. Пара (2,0) теоретически даст цепочку сросшихся 4-циклов; и (1,1), предельная структура «кресла», дала бы цепочку двусвязных 4-колец. Эти структуры могут оказаться нереализуемыми.

Самой тонкой углеродной нанотрубкой является структура «кресло» типа (2,2), имеющая диаметр 0,3 нм. Эта нанотрубка была выращена внутри многостенной углеродной нанотрубки. Определение типа углеродных нанотрубок было сделано с помощью комбинации просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM), рамановской спектроскопии и расчетов теории функционала плотности (DFT). ^[16]

Самая тонкая отдельно стоящая одностенная углеродная нанотрубка имеет диаметр около 0,43 нм. ^[17] Исследователи предположили, что это могут быть либо (5,1), либо (4,2) ОСНТ, но точный тип углеродной нанотрубки остается под вопросом. ^[18] (3,3), (4,3) и (5,1) углеродные нанотрубки (все диаметром около 0,4 нм) были однозначно идентифицированы с помощью трансмиссионной электронной микроскопии высокого разрешения с коррекцией аберраций внутри двустенных УНТ. ^[19]

Длина

Циклопарафенилен

В 2013 году сообщалось о наблюдении самых длинных углеродных нанотрубок, выращенных на сегодняшний день, длиной около 0,5 метра (550 мм). ^[20] Эти нанотрубки были выращены на кремниевых подложках с использованием усовершенствованного метода химического осаждения из паровой фазы (CVD) и представляют собой электрически однородные массивы. одностенных углеродных нанотрубок. ^[21]

Самой короткой углеродной нанотрубкой можно считать органическое соединение циклопарафенилен , которое синтезировал в 2008 году Рамеш Джасти . ^[22] С тех пор были синтезированы и другие низкомолекулярные углеродные нанотрубки. ^[23]

Плотность

Самая высокая плотность УНТ была достигнута в 2013 году при выращивании на проводящей медной поверхности с титановым покрытием, которая была покрыта сокатализаторами кобальтом и молибденом при температурах ниже типичных 450 ° C. Трубки имели среднюю высоту 380 нм и массовую плотность 1,6 г см ^-3 . Материал показал омическую проводимость (наименьшее сопротивление ~22 кОм). ^{[24] [25]}

Варианты

В научной литературе нет единого мнения относительно некоторых терминов, описывающих углеродные нанотрубки: как «-стеночные», так и «-стеночные» используются в сочетании с «одиночными», «двойными», «тройными» или «многостенными», а букву С в аббревиатуре часто опускают, например, многостенная углеродная нанотрубка (МУНТ). Международная организация по стандартизации использует в своих документах одностенные и многостенные материалы.

Многостенный

Кресло с тройными стенками, углеродные нанотрубки

Многостенные нанотрубки (МУНТ) состоят из нескольких скрученных слоев (концентрических трубок) графена. Существуют две модели, которые можно использовать для описания структуры многостенных нанотрубок. В модели «Русская кукла» листы графита расположены в концентрических цилиндрах, например, (0,8) одностенная нанотрубка (SWNT) внутри более крупной (0,17) одностенной нанотрубки. В модели «Пергамент» один лист графита свернут вокруг себя, напоминая свиток пергамента или свернутую газету. Межслоевое расстояние в многостенных нанотрубках близко к расстоянию между графеновыми слоями в графите и составляет примерно 3,4 Å. Структура «Русская кукла» наблюдается чаще. Его отдельные оболочки можно описать как ОСНТ, которые могут быть металлическими или полупроводниковыми. Из-за статистической вероятности и ограничений на относительные диаметры отдельных трубок одна из оболочек и, следовательно, весь МУНТ обычно представляет собой металл с нулевым зазором. ^[26]

Двустенные углеродные нанотрубки (ДУНТ) образуют особый класс нанотрубок, поскольку их морфология и свойства аналогичны свойствам ОСНТ, но они более устойчивы к воздействию химических веществ. ^[27] Это особенно важно, когда необходимо привить химические функции к поверхности нанотрубок ( функционализация ), чтобы придать свойства УНТ. Ковалентная функционализация SWNT разрывает некоторые двойные связи C=C , оставляя «дырки» в структуре нанотрубки и, таким образом, изменяя ее механические и электрические свойства. В случае ДУНТ модифицируется только внешняя стенка. Синтез ДУНТ в граммовом масштабе методом CCVD был впервые предложен в 2003 г. ^[28] путем селективного восстановления растворов оксидов в метане и водороде.

Способность внутренних оболочек к телескопическому движению ^[29] и их уникальные механические свойства ^[30] позволят использовать многостенные нанотрубки в качестве основных подвижных рычагов в будущих наномеханических устройствах. ^{[ предположение? ]} Сила отвода, возникающая при телескопическом движении, обусловлена ​​взаимодействием Леннарда-Джонса между оболочками, и ее величина составляет около 1,5 нН. ^[31]

Соединения и сшивка

Изображение соединения углеродных нанотрубок, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа

Соединения между двумя или более нанотрубками широко обсуждались теоретически. ^{[32] [33]} Такие переходы довольно часто наблюдаются в образцах, приготовленных дуговым разрядом , а также методом химического осаждения из газовой фазы . Электронные свойства таких переходов были впервые теоретически рассмотрены Ламбином и др. ^[34] , которые указали, что соединение металлической трубки с полупроводниковой будет представлять собой наноразмерный гетеропереход. Таким образом, такой переход может стать компонентом электронной схемы на основе нанотрубок. На соседнем изображении показано соединение двух многостенных нанотрубок.

Контакты между нанотрубками и графеном рассмотрены теоретически ^[35] и исследованы экспериментально. ^[36] Соединения нанотрубка-графен составляют основу столбчатого графена , в котором параллельные листы графена разделены короткими нанотрубками. ^[37] Столбчатый графен представляет собой класс трехмерной архитектуры углеродных нанотрубок.

3D карбоновые каркасы

Недавно несколько исследований выявили перспективу использования углеродных нанотрубок в качестве строительных блоков для изготовления трехмерных макроскопических (> 100 нм во всех трех измерениях) полностью углеродных устройств. Лалвани и др. сообщили о новом методе термической сшивки, инициируемом радикалами, для изготовления макроскопических, отдельно стоящих, пористых, полностью углеродных каркасов с использованием одно- и многостенных углеродных нанотрубок в качестве строительных блоков. ^[38] Эти каркасы обладают макро-, микро- и наноструктурированными порами, а пористость можно адаптировать для конкретных применений. Эти трехмерные полностью углеродные каркасы/архитектуры могут быть использованы для изготовления накопителей энергии следующего поколения, суперконденсаторов, автоэмиссионных транзисторов, высокопроизводительного катализа, фотоэлектрических и биомедицинских устройств, имплантатов и датчиков. ^{[39] [40]}

Другие морфологии

Стабильная структура нанобутонов

Углеродные нанотрубки — это недавно созданный материал, объединяющий две ранее открытые аллотропы углерода: углеродные нанотрубки и фуллерены . В этом новом материале фуллереноподобные «почки» ковалентно связаны с внешними боковыми стенками лежащей под ним углеродной нанотрубки. Этот гибридный материал обладает полезными свойствами как фуллеренов, так и углеродных нанотрубок. В частности, они оказались исключительно хорошими излучателями поля . ^[41] В композитных материалах присоединенные молекулы фуллерена могут действовать как молекулярные якоря, предотвращая скольжение нанотрубок, тем самым улучшая механические свойства композита.

Углеродный стручок ^{[42] [43]} представляет собой новый гибридный углеродный материал, который улавливает фуллерен внутри углеродной нанотрубки. Он может обладать интересными магнитными свойствами при нагревании и облучении. Его также можно применять в качестве генератора во время теоретических исследований и прогнозов. ^{[44] [45]}

Теоретически нанотор представляет собой углеродную нанотрубку, согнутую в тор (форму пончика). Предполагается, что нанотори будут обладать многими уникальными свойствами, такими как магнитные моменты, в 1000 раз превышающие ожидаемые ранее для определенных конкретных радиусов. ^[46] Такие свойства, как магнитный момент , термическая стабильность и т. д., широко варьируются в зависимости от радиуса тора и радиуса трубки. ^{[46] [47]}

Графенированные углеродные нанотрубки представляют собой относительно новый гибрид, который сочетает в себе графитовые листы, выращенные вдоль боковых стенок многостенных или бамбуковых УНТ. Плотность листьев может варьироваться в зависимости от условий осаждения (например, температуры и времени), а их структура варьируется от нескольких слоев графена ( < 10) до более толстых, более графитоподобных . ^[48] ​​Фундаментальным преимуществом интегрированной структуры графен -УНТ является трехмерный каркас УНТ с большой площадью поверхности в сочетании с высокой плотностью краев графена. Нанесение высокой плотности листочков графена по длине ориентированных УНТ может значительно увеличить общую зарядовую емкость на единицу номинальной площади по сравнению с другими углеродными наноструктурами. ^[49]

Углеродные нанотрубки, сложенные чашками (CSCNT), отличаются от других квазиодномерных углеродных структур, которые обычно ведут себя как квазиметаллические проводники электронов. ОСУНТ демонстрируют полупроводниковое поведение из-за укладки микроструктуры графеновых слоев. ^[50]

Характеристики

Многие свойства одностенных углеродных нанотрубок существенно зависят от типа ( n , m ), и эта зависимость носит немонотонный характер ( см. график Катауры ). В частности, ширина запрещенной зоны может варьироваться от нуля до примерно 2 эВ, а электропроводность может проявлять металлическое или полупроводниковое поведение.

Механический

Изображение пучков углеродных нанотрубок, полученное сканирующей электронной микроскопией.

Углеродные нанотрубки — самые прочные и жесткие материалы, когда-либо обнаруженные с точки зрения прочности на разрыв и модуля упругости . Эта прочность является результатом ковалентных связей sp ² , образующихся между отдельными атомами углерода. В 2000 году многостенная углеродная нанотрубка была испытана на прочность на разрыв 63 ГПа (9 100 000 фунтов на квадратный дюйм). ^[3] (Для примера, это означает способность выдерживать натяжение кабеля с поперечным сечением 1 мм ² (0,0016 кв. дюйма) весом, эквивалентным 6422 килограммам-силам (62 980 Н; 14 160 фунтов силы)). Дальнейшие исследования, например, проведенные в 2008 году, показали, что отдельные оболочки УНТ имеют прочность до ≈100 ГПа (15 000 000 фунтов на квадратный дюйм), что согласуется с квантовыми/атомистическими моделями. ^[51] Поскольку углеродные нанотрубки имеют низкую для твердого тела плотность от 1,3 до 1,4 г/см ³ , ^[52] их удельная прочность до 48 000 кН·м/кг является лучшим из известных материалов по сравнению с высокоуглеродистой сталью. 154 кН·м/кг.

Хотя прочность отдельных оболочек УНТ чрезвычайно высока, слабые сдвиговые взаимодействия между соседними оболочками и трубками приводят к значительному снижению эффективной прочности многостенных углеродных нанотрубок и пучков углеродных нанотрубок вплоть до нескольких ГПа. ^[53] Это ограничение недавно было устранено путем применения облучения высокоэнергетическими электронами, которое сшивает внутренние оболочки и трубки и эффективно увеличивает прочность этих материалов до ≈60 ГПа для многостенных углеродных нанотрубок ^[51] и ≈17 ГПа для двойных пучки углеродных нанотрубок со стенками. ^[53] УНТ не так прочны при сжатии. Из-за своей полой структуры и большого удлинения они склонны к короблению при воздействии сжимающих, скручивающих или изгибающих напряжений. ^[54]

С другой стороны, были свидетельства того, что в радиальном направлении они довольно мягкие. Первое наблюдение радиальной упругости с помощью трансмиссионного электронного микроскопа показало, что даже силы Ван-дер-Ваальса могут деформировать две соседние нанотрубки. Позже несколько групп выполнили наноиндентирование с помощью атомно-силового микроскопа для количественного измерения радиальной упругости многостенных углеродных нанотрубок, а атомно-силовая микроскопия в режиме постукивания/контакта также была выполнена на одностенных углеродных нанотрубках. Модуль Юнга порядка нескольких ГПа показал, что УНТ на самом деле очень мягкие в радиальном направлении. ^{[ нужна цитата ]}

В 2020 году сообщалось, что полимерные нанокомпозиты, наполненные УНТ, с содержанием 4 и 6% по массе являются наиболее оптимальными концентрациями, поскольку они обеспечивают хороший баланс между механическими свойствами и устойчивостью механических свойств к воздействию УФ-излучения для слоя оболочки морского шлангокабеля. . ^[55]

Электрический

Зонные структуры рассчитаны с использованием приближения сильной связи для (6,0) УНТ (зигзаг, металл), (10,2) УНТ (полупроводниковые) и (10,10) УНТ (кресло, металл).

В отличие от графена, который представляет собой двумерный полуметалл , углеродные нанотрубки либо металлические, либо полупроводниковые вдоль трубчатой ​​оси. Для данной ( n , m ) нанотрубки, если n = m , нанотрубка металлическая; если n - m кратно 3 и n ≠ m, то нанотрубка является квазиметаллической с очень маленькой запрещенной зоной, в противном случае нанотрубка является умеренным полупроводником . ^[56] Таким образом, все кресельные ( n = m ) нанотрубки являются металлическими, а нанотрубки (6,4), (9,1) и т.д. — полупроводниковыми. ^[57] Углеродные нанотрубки не являются полуметаллическими, поскольку точка вырождения (точка, где π [связывающая] зона встречается с π* [разрыхляющей] полосой, в которой энергия стремится к нулю) немного смещена от точки K в зона Бриллюэна из-за кривизны поверхности трубки, вызывающая гибридизацию между разрыхляющими полосами σ* и π*, изменяя дисперсию полос.

Правило относительно поведения металлов и полупроводников имеет исключения, поскольку эффекты кривизны в трубках малого диаметра могут сильно влиять на электрические свойства. Таким образом, (5,0)-ОСУНТ, которая должна быть полупроводниковой, согласно расчетам, на самом деле является металлической. Аналогично, зигзагообразные и хиральные ОСУНТ малого диаметра, которые должны быть металлическими, имеют конечный зазор (нанотрубки-кресла остаются металлическими). ^[57] Теоретически металлические нанотрубки могут переносить плотность электрического тока 4 × 10 ⁹ А/см ² , что более чем в 1000 раз превышает плотность тока таких металлов, как медь , ^[58] где для медных межсоединений плотности тока равны ограничено электромиграцией . Таким образом, углеродные нанотрубки исследуются в качестве межсоединений и компонентов, повышающих проводимость в композитных материалах, и многие группы пытаются коммерциализировать высокопроводящие электрические провода, собранные из отдельных углеродных нанотрубок. Однако существуют серьезные проблемы, которые необходимо преодолеть, такие как нежелательное насыщение тока под напряжением ^[59] и гораздо более резистивные переходы между нанотрубками и примеси, все из которых снижают электропроводность макроскопических проволок из нанотрубок на порядки величины. , по сравнению с проводимостью отдельных нанотрубок.

Из-за наноразмерного сечения электроны распространяются только вдоль оси трубки. В результате углеродные нанотрубки часто называют одномерными проводниками. Максимальная электропроводность одностенной углеродной нанотрубки равна 2 G ₀ , где G ₀ = 2 e ² / h — проводимость одиночного баллистического квантового канала . ^[60]

Из-за роли π-электронной системы в определении электронных свойств графена легирование углеродных нанотрубок отличается от легирования объемных кристаллических полупроводников той же группы таблицы Менделеева (например, кремния). Графитовое замещение атомов углерода в стенке нанотрубки легирующими добавками бора или азота приводит к поведению p-типа и n-типа соответственно, как и следовало ожидать в кремнии. Однако некоторые незамещающие ( интеркалированные или адсорбированные) примеси, введенные в углеродную нанотрубку, такие как щелочные металлы и богатые электронами металлоцены , приводят к проводимости n-типа, поскольку они отдают электроны π-электронной системе нанотрубки. Напротив, акцепторы π-электронов, такие как FeCl ₃ или металлоцены с дефицитом электронов, действуют как легирующие примеси p-типа, поскольку они оттягивают π-электроны от верха валентной зоны.

Сообщалось о собственной сверхпроводимости ^{[61] [62] [63]} , хотя другие эксперименты не обнаружили никаких доказательств этого, оставив это утверждение предметом дискуссий. ^[64]

В 2021 году Майкл Страно, профессор химической инженерии Carbon P. Dubbs в Массачусетском технологическом институте, опубликовал результаты отдела по использованию углеродных нанотрубок для создания электрического тока. ^[65] Погружая структуры в органический растворитель, жидкость вытягивала электроны из частиц углерода. Страно сказал: «Это позволяет заниматься электрохимией , но без проводов», и представляет собой значительный прорыв в технологии. ^[66] Будущие применения включают в себя питание микро- или нанороботов, а также управление реакциями окисления спирта, которые важны в химической промышленности. ^[66]

Кристаллографические дефекты также влияют на электрические свойства трубки. Общим результатом является снижение проводимости дефектной области трубки. Дефект в металлических трубках типа «кресло» (которые могут проводить электричество) может привести к тому, что окружающая область станет полупроводниковой, а отдельные одноатомные вакансии индуцируют магнитные свойства. ^[67]

Оптический

Углеродные нанотрубки обладают полезными свойствами поглощения , фотолюминесценции ( флуоресценции ) и рамановской спектроскопии . Спектроскопические методы дают возможность быстрого и неразрушающего определения характеристик относительно больших количеств углеродных нанотрубок. Существует большая потребность в такой характеристике с промышленной точки зрения: многие параметры синтеза нанотрубок могут быть изменены, намеренно или непреднамеренно, для изменения качества нанотрубок, таких как содержание нетрубчатого углерода, структура (хиральность) производимых нанотрубок. нанотрубки и структурные дефекты. Эти особенности затем определяют почти все другие важные оптические, механические и электрические свойства.

Оптические свойства углеродных нанотрубок были исследованы для использования в таких приложениях, как светоизлучающие диоды ( светодиоды ) ^{[68] [69]} и фотодетекторы ^[70] на основе одной нанотрубки, производимые в лаборатории. Их уникальной особенностью является не эффективность, которая пока относительно низка, а узкая селективность по длине волны излучения и регистрации света и возможность ее тонкой настройки за счет структуры нанотрубок. Кроме того, на ансамблях одностенных углеродных нанотрубок реализованы устройства болометра ^[71] и оптоэлектронной памяти ^{[72] .} Флуоресценция нанотрубок исследовалась для целей визуализации и зондирования в биомедицинских приложениях. ^{[73] [74] [75]}

Термальный

Ожидается, что все нанотрубки будут очень хорошими теплопроводниками вдоль трубки, проявляя свойство, известное как « баллистическая проводимость », но хорошими изоляторами по бокам от оси трубки. Измерения показывают, что отдельная ОСНТ имеет теплопроводность при комнатной температуре вдоль своей оси около 3500 Вт·м ^-1 ·К ^-1 ; ^[76] сравнивают это с медью, металлом, известным своей хорошей теплопроводностью , который пропускает 385 Вт·м ^-1 ·К ^-1 . Отдельные ОСНТ имеют теплопроводность при комнатной температуре по направлению к своей оси (в радиальном направлении) около 1,52 Вт·м- ¹ ·К ^{-1 [77]} , что примерно так же теплопроводно, как и почва. Макроскопические сборки нанотрубок, такие как пленки или волокна , к настоящему времени достигли 1500 Вт·м ^-1 ·К ^{-1 . [78]} Сети из нанотрубок демонстрируют разные значения теплопроводности: от уровня теплоизоляции с теплопроводностью 0,1 Вт·м ^-1 ·К ^-1 до столь высоких значений. ^[79] Это зависит от величины вклада в термическое сопротивление системы, вызванного наличием примесей, несоосностью и другими факторами. По оценкам, температурная стабильность углеродных нанотрубок составляет до 2800 °C в вакууме и около 750 °C на воздухе. ^[80]

Кристаллографические дефекты сильно влияют на тепловые свойства трубки. Такие дефекты приводят к рассеянию фононов , что, в свою очередь, увеличивает скорость релаксации фононов . Это уменьшает длину свободного пробега и снижает теплопроводность нанотрубных структур. Моделирование переноса фононов показывает, что дефекты замещения, такие как азот или бор, в первую очередь приведут к рассеянию высокочастотных оптических фононов. Однако более крупные дефекты, такие как дефекты Стоуна-Уэйлса , вызывают рассеяние фононов в широком диапазоне частот, что приводит к большему снижению теплопроводности. ^[81]

Синтез

Были разработаны методы производства нанотрубок в больших количествах, включая дуговой разряд, лазерную абляцию, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и диспропорционирование угарного газа под высоким давлением (HiPCO). Среди таких дуговых разрядов лазерная абляция представляет собой периодический процесс, химическое осаждение из паровой фазы может использоваться как для периодических, так и для непрерывных процессов ^{[82] [83]} , а HiPCO представляет собой непрерывный процесс в газовой фазе. ^[84] Большинство этих процессов происходят в вакууме или с технологическими газами. Метод выращивания CVD популярен, поскольку он дает большое количество и позволяет контролировать диаметр, длину и морфологию. Используя порошковые катализаторы, этими методами можно синтезировать большие количества нанотрубок, и индустриализация идет полным ходом: по всему миру имеется несколько заводов по производству УНТ и волокон из УНТ. Одной из проблем процессов CVD является высокая изменчивость характеристик нанотрубок ^[85]. Достижения процесса HiPCO в области катализа и непрерывного роста делают УНТ более коммерчески жизнеспособными. ^[86] Процесс HiPCO помогает производить одностенные углеродные нанотрубки высокой чистоты в больших количествах. Реактор HiPCO работает при высокой температуре 900–1100 °С и высоком давлении ~30–50 бар. ^[87] Он использует окись углерода в качестве источника углерода и пентакарбонил железа или тетракарбонил никеля в качестве катализатора. Эти катализаторы обеспечивают место зародышеобразования для роста нанотрубок ^[84] , в то время как более дешевые катализаторы на основе железа, такие как ферроцен, могут использоваться для процесса CVD.

Вертикально ориентированные массивы углеродных нанотрубок также выращиваются методом термического химического осаждения из паровой фазы. Подложка (кварц, кремний, нержавеющая сталь, углеродные волокна и т.п.) покрывается каталитическим слоем металлов (Fe, Co, Ni). Обычно этот слой представляет собой железо и наносится методом распыления до толщины 1–5 нм. Часто сначала на подложку наносят подложку из оксида алюминия толщиной 10–50 нм. Это обеспечивает контролируемое смачивание и хорошие межфазные свойства. Когда подложка нагревается до температуры роста (от ~600 до 850 °C), сплошная пленка железа распадается на небольшие островки, на каждом из которых затем зарождается углеродная нанотрубка. Толщина напыления контролирует размер островка, а это, в свою очередь, определяет диаметр нанотрубки. Более тонкие слои железа уменьшают диаметр островков и диаметр выращенных нанотрубок. Время, в течение которого металлические островки могут находиться при температуре роста, ограничено, поскольку они подвижны и могут сливаться в более крупные (но меньшее количество) островков. Отжиг при температуре роста снижает плотность центров (количество УНТ/мм ² ) при одновременном увеличении диаметра катализатора.

Сразу после получения углеродные нанотрубки всегда содержат примеси, такие как другие формы углерода (аморфный углерод, фуллерен и т. д.) и неуглеродистые примеси (металл, используемый в качестве катализатора). ^{[88] [89]} Эти примеси необходимо удалить, чтобы можно было использовать углеродные нанотрубки в приложениях. ^[90]

Очистка

Синтезированные углеродные нанотрубки обычно содержат примеси и, что наиболее важно, различную хиральность углеродных нанотрубок. Поэтому было разработано несколько методов их очистки, включая полимерную хроматографию, ^{[91] [92] [93]} ультрацентрифугирование в градиенте плотности (DGU), ^{[94] [95]} хроматографию ^{[96] [97 ] [98]} и водную двухфазную хроматографию . -фазовая экстракция (АТПЭ). ^{[99] [100] [101] [102]} Эти методы были рассмотрены во многих статьях. ^{[103] [104] [105]}

Некоторые полимеры избирательно диспергируют или оборачивают УНТ определенной хиральности, металлического характера или диаметра. Например, полифениленвинилены диспергируют УНТ определенного диаметра (0,75–0,84 нм), а полифлуорены обладают высокой селективностью к полупроводниковым УНТ. Он включает в основном два этапа: обработку смеси ультразвуком (УНТ и полимеры в растворителе), центрифугирование и получение надосадочной жидкости с желаемыми УНТ.

Ультрацентрифугирование в градиенте плотности — это метод, основанный на разнице плотностей УНТ, при котором различные компоненты наслаиваются в центрифужные пробирки под действием центробежной силы. Методы, основанные на хроматографии, включают эксклюзионную (SEC), ионообменную (IEX) и гель-хроматографию. Для SEC УНТ разделяются из-за разницы в размерах с использованием неподвижной фазы с разным размером пор. Что касается IEX, то разделение достигается на основе их дифференциальной адсорбции и десорбции на химически функционализированных смолах, упакованных в колонку IEX, поэтому понимание взаимодействия между смесями УНТ и смолами важно. Сообщается, что первый IEX разделяет ДНК-ОУНТ. ^[106] Гель-хроматография основана на разделении УНТ между неподвижной и подвижной фазой. Установлено, что полупроводниковые УНТ сильнее притягиваются гелем, чем металлические УНТ. ^{[107] [108]} Хотя это показывает потенциал, текущее применение ограничено разделением полупроводниковых (n,m) частиц.

ATPE — это очень простой, но мощный подход. В нем используются два водорастворимых полимера, такие как полиэтиленгликоль (ПЭГ) и декстран . При смешивании спонтанно образуются две несмешивающиеся водные фазы, каждая из которых проявляет различное сродство к УНТ. Разделение зависит от разницы энергий сольватации между двумя одинаковыми фазами микрообъемов. Изменяя систему разделения или температуру и добавляя сильные окислители, восстановители или соли, можно регулировать разделение частиц УНТ на две фазы.

Несмотря на прогресс, достигнутый в разделении и очистке УНТ, остается множество проблем, таких как рост УНТ с контролируемой хиральностью, так что дальнейшая очистка не требуется, или крупномасштабная очистка.

Преимущества монохирального

Преимущество монохиральных УНТ состоит в том, что они содержат меньше примесей или совсем не содержат их, имеют четко определенные, неперегруженные оптические спектры. Это позволяет создавать, например, биосенсоры на основе УНТ с более высокой чувствительностью и селективностью. ^[109] Например, монохиральные ОУНТ необходимы для схем мультиплексного и логометрического зондирования, ^{[110] [111]} повышенной чувствительности ^[112] биосовместимости . ^[113]

Функционализация

Известно, что УНТ обладают слабой диспергируемостью во многих растворителях, таких как вода, вследствие сильных межмолекулярных p-p-взаимодействий. Это затрудняет переработку УНТ в промышленном применении. Для решения этой проблемы были разработаны различные методы модификации поверхности УНТ с целью улучшения их стабильности и растворимости в воде. Это расширяет возможности обработки и манипулирования нерастворимыми УНТ, делая их полезными для синтеза инновационных наножидкостей УНТ с впечатляющими свойствами, которые можно настраивать для широкого спектра применений. Химические пути, такие как ковалентная функционализация, были широко изучены, что включает окисление УНТ сильными кислотами (например, серной кислотой , азотной кислотой или смесью обеих) с целью закрепления карбоксильных групп на поверхности УНТ в качестве конечного продукта. продукта или для дальнейшей модификации путем этерификации или аминирования. Свободнорадикальная прививка является перспективным методом среди методов ковалентной функционализации, в которых в качестве исходных агентов используются алкил- или арилпероксиды, замещенные анилины и соли диазония.

Свободнорадикальная прививка макромолекул (как функциональной группы) на поверхность УНТ может улучшить растворимость УНТ по сравнению с обычной кислотной обработкой, которая включает присоединение небольших молекул, таких как гидроксил, к поверхности УНТ. Растворимость УНТ можно значительно улучшить путем свободнорадикальной прививки, поскольку крупные функциональные молекулы облегчают диспергирование УНТ в различных растворителях даже при низкой степени функционализации. Недавно был разработан инновационный экологически чистый подход для ковалентной функционализации многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) с использованием почек гвоздики. Этот подход является инновационным и экологичным, поскольку в нем не используются токсичные и опасные кислоты, которые обычно используются в обычных процедурах функционализации углеродных наноматериалов. МУНТ функционализируются в одном сосуде с помощью реакции прививки свободными радикалами. МУНТ, функционализированные гвоздикой, затем диспергируют в воде, образуя высокостабильную водную суспензию многостенных углеродных нанотрубок (наножидкости). ^[114]

Моделирование

Компьютерное моделирование микроструктур с областями агломерации

Углеродные нанотрубки моделируются аналогично традиционным композитам, в которых армирующая фаза окружена матричной фазой. Распространены идеальные модели, такие как цилиндрические, шестиугольные и квадратные. Размер микромеханической модели во многом зависит от изучаемых механических свойств. Концепция представительного элемента объема (RVE) используется для определения подходящего размера и конфигурации компьютерной модели для воспроизведения фактического поведения нанокомпозита, армированного УНТ. В зависимости от интересующего свойства материала (теплового, электрического, модуля, ползучести) один RVE может предсказать это свойство лучше, чем альтернативы. Хотя реализация идеальной модели эффективна с вычислительной точки зрения, она не отражает микроструктурные особенности, наблюдаемые при сканирующей электронной микроскопии реальных нанокомпозитов. Для реализации реалистичного моделирования также создаются компьютерные модели, учитывающие такие изменчивости, как волнистость, ориентация и агломерация многостенных или одностенных углеродных нанотрубок. ^[115]

Метрология

Для углеродных нанотрубок существует множество метрологических стандартов и эталонных материалов . ^[116]

Для одностенных углеродных нанотрубок стандарт ISO /TS 10868 описывает метод измерения диаметра, чистоты и доли металлических нанотрубок посредством оптической абсорбционной спектроскопии , ^[117] , а стандарты ISO/TS 10797 и ISO/TS 10798 устанавливают методы для характеристики морфологии. и элементный состав одностенных углеродных нанотрубок с использованием просвечивающей электронной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии соответственно в сочетании с энергодисперсионным рентгеновским спектрометрическим анализом. ^{[118] [119]}

NIST SRM 2483 представляет собой сажу одностенных углеродных нанотрубок, используемую в качестве эталонного материала для элементного анализа , и была охарактеризована с помощью термогравиметрического анализа , анализа быстрой гамма-активации, анализа индуцированной нейтронной активации , масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой , резонансного комбинационного рассеяния света , УФ- спектроскопии. флуоресцентная спектроскопия в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне , абсорбционная спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия и просвечивающая электронная микроскопия. ^{[120] [121]} Канадский национальный исследовательский совет также предлагает сертифицированный эталонный материал SWCNT-1 для элементного анализа с использованием нейтронно-активационного анализа и масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. ^{[116] [122]} NIST RM 8281 представляет собой смесь трех отрезков одностенных углеродных нанотрубок. ^{[120] [123]}

Для многостенных углеродных нанотрубок стандарт ISO/TR 10929 определяет основные свойства и содержание примесей ^[124] , а стандарт ISO/TS 11888 описывает морфологию с использованием сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, вискозиметрии и анализа светорассеяния . ^[125] ISO/TS 10798 также действителен для многостенных углеродных нанотрубок. ^[119]

Химическая модификация

Углеродные нанотрубки можно функционализировать для достижения желаемых свойств, которые можно использовать в самых разных приложениях. ^[126] Двумя основными методами функционализации углеродных нанотрубок являются ковалентные и нековалентные модификации. Из-за своей кажущейся гидрофобной природы ^[127] углеродные нанотрубки склонны к агломерации, что затрудняет их диспергирование в растворителях или вязких расплавах полимеров. Образующиеся пучки или агрегаты нанотрубок снижают механические характеристики конечного композита. Поверхность углеродных нанотрубок можно модифицировать, чтобы уменьшить гидрофобность и улучшить межфазную адгезию с объемным полимером посредством химического присоединения. ^[11]

Поверхность углеродных нанотрубок можно химически модифицировать путем покрытия наночастиц шпинели методом гидротермального синтеза ^[128] и использовать для окисления воды. ^[129]

Кроме того, поверхность углеродных нанотрубок может фторироваться или галогенфторироваться при нагревании при контакте с фторорганическим веществом, образуя тем самым частично фторированные углероды (так называемые материалы Флюокар) с привитой (галоген)фторалкильной функциональностью. ^{[130] [131]}

Приложения

Нано лента

Углеродные нанотрубки в настоящее время используются во многих промышленных и потребительских приложениях. К ним относятся компоненты аккумуляторов, полимерные композиты для улучшения механических, термических и электрических свойств сыпучего продукта, а также черная краска с высокой впитывающей способностью. Многие другие приложения находятся в стадии разработки, в том числе полевые транзисторы для электроники, высокопрочные ткани, биосенсоры для биомедицинских и сельскохозяйственных применений и многие другие.

Текущее промышленное применение

• Easton-Bell Sports, Inc. сотрудничает с Zyvex Performance Materials , используя технологию CNT в ряде своих велосипедных компонентов, включая плоские рули и рули с подъемной ручкой, шатуны, вилки, подседельные штыри, выносы и аэродинамические рули.
• Amroy Europe Oy производит углеродные наноэпоксидные смолы Hybtonite , в которых углеродные нанотрубки химически активируются для соединения с эпоксидной смолой , в результате чего получается композитный материал, который на 20–30 % прочнее других композитных материалов. Его использовали для изготовления ветряных турбин, морских красок и различного спортивного снаряжения, такого как лыжи, хоккейные клюшки, бейсбольные биты, охотничьи стрелы и доски для серфинга. ^[132]
• Компания Surrey NanoSystems синтезирует углеродные нанотрубки для создания ультрапоглощающей черной краски Vantablack .
• «Лента Gecko» (также называемая « нанолентой ») часто продается в виде двусторонней клейкой ленты . Его можно использовать для подвешивания легких предметов, таких как картины и декоративные предметы, на гладкие стены, не пробивая в стене дыр. Массивы углеродных нанотрубок, включающие синтетические щетинки, не оставляют следов после удаления и могут оставаться липкими при экстремальных температурах. ^[133]
• Наконечники для зондов атомно-силового микроскопа . ^[134]

Приложения в разработке

Применение нанотрубок при разработке в научных кругах и промышленности включает:

• Использование углеродных нанотрубок в качестве материала канала полевых транзисторов из углеродных нанотрубок . ^[135]
• Использование углеродных нанотрубок в качестве основы для различных методов микропроизводства. ^[136]
• Диссипация энергии в самоорганизующихся наноструктурах под действием электрического поля. ^[137]
• Использование углеродных нанотрубок для мониторинга окружающей среды благодаря их активной поверхности и способности поглощать газы. ^[138]
• Джек Андрака использовал углеродные нанотрубки в своем тесте на рак поджелудочной железы. Его метод тестирования был удостоен награды Гордона Мура на Международной научно-технической выставке Intel весной 2012 года. ^[139]
• Компания Boeing запатентовала использование углеродных нанотрубок для мониторинга структурного состояния ^[140] композитов, используемых в конструкциях самолетов. Эта технология значительно снизит риск отказа в полете, вызванного структурной деградацией самолета.
• Zyvex Technologies также построила 54-футовое морское судно, беспилотное надводное судно Piranha , в качестве демонстрации возможностей технологии CNT. УНТ помогают улучшить структурные характеристики судна, в результате чего получается легкая лодка массой 8000 фунтов, способная нести полезную нагрузку в 15000 фунтов на расстояние до 2500 миль. ^[141]
• IMEC использует углеродные нанотрубки в качестве пленок в полупроводниковой литографии. ^[142]
• В тканевой инженерии углеродные нанотрубки используются в качестве каркаса для роста костей. ^[143]

Углеродные нанотрубки могут служить добавками к различным конструкционным материалам. Например, нанотрубки составляют небольшую часть материала(ов) в некоторых бейсбольных битах (в основном из углеродного волокна ), клюшках для гольфа, автомобильных деталях или булатной стали . ^{[144] [145]}

IBM ожидала, что к 2020 году транзисторы из углеродных нанотрубок будут использоваться в интегральных схемах. ^[146]

Потенциал/Будущее

Прочность и гибкость углеродных нанотрубок делают их потенциально пригодными для управления другими наноструктурами, что предполагает, что они будут играть важную роль в нанотехнологической инженерии. ^[147] Максимальная прочность на разрыв отдельной многостенной углеродной нанотрубки составила 63  ГПа . ^[3] Углеродные нанотрубки были обнаружены в дамасской стали 17-го века, что, возможно, помогает объяснить легендарную прочность мечей, изготовленных из нее. ^{[148] [149]} Недавно несколько исследований выявили перспективу использования углеродных нанотрубок в качестве строительных блоков для изготовления трехмерных макроскопических (> 1 мм во всех трех измерениях) полностью углеродных устройств. Лалвани и др. сообщили о новом методе термической сшивки, инициируемом радикалами, для изготовления макроскопических, отдельно стоящих, пористых, полностью углеродных каркасов с использованием одно- и многостенных углеродных нанотрубок в качестве строительных блоков. ^[38] Эти каркасы обладают макро-, микро- и наноструктурированными порами, а пористость можно адаптировать для конкретных применений. Эти трехмерные полностью углеродные каркасы/архитектуры могут быть использованы для изготовления накопителей энергии следующего поколения, суперконденсаторов, автоэмиссионных транзисторов, высокопроизводительного катализа, ^[150] фотогальваники, а также биомедицинских устройств и имплантатов.

УНТ являются потенциальными кандидатами на роль будущих материалов для переходных отверстий и проводов в наноразмерных схемах СБИС. Устраняя проблемы с надежностью электромиграции , которые беспокоят современные медные межсоединения , изолированные (одностенные и многостенные) УНТ могут выдерживать плотность тока, превышающую 1000 МА/см ² , без повреждений, вызванных электромиграцией. ^[151]

Одностенные нанотрубки, вероятно, являются кандидатами на миниатюризацию электроники. Самым основным строительным блоком этих систем является электрический провод, а ОСНТ диаметром порядка нанометра могут быть отличными проводниками. ^{[7] [152]} Одним из полезных применений ОСНТ является разработка первых межмолекулярных полевых транзисторов (FET). Первый межмолекулярный логический вентиль с использованием полевых транзисторов SWCNT был изготовлен в 2001 году. ^[153] Для логического вентиля требуется как p-FET, так и n-FET. Поскольку SWNT являются p-FET при воздействии кислорода, а n-FET в противном случае, можно подвергнуть половину SWNT воздействию кислорода и защитить от него другую половину. Полученная SWNT действует как нелогический вентиль с полевыми транзисторами p- и n-типа в одной молекуле.

Большие количества чистых УНТ можно превратить в отдельно стоящий лист или пленку с помощью технологии изготовления ленточного литья с технологией поверхностной инженерии (SETC), которая представляет собой масштабируемый метод изготовления гибких и складных листов с превосходными свойствами. ^{[154] [155]} Еще одним форм-фактором, о котором сообщалось, является волокно УНТ (также известное как нить), полученное мокрым прядением . ^[156] Волокно либо прядут непосредственно из ванны для синтеза, либо прядут из предварительно приготовленных растворенных УНТ. Отдельные волокна можно превратить в пряжу . Помимо прочности и гибкости, основным преимуществом является изготовление электропроводящей нити . Электронные свойства отдельных волокон УНТ (т.е. пучков отдельных УНТ) определяются двумерной структурой УНТ. Было измерено, что волокна имеют удельное сопротивление всего на один порядок выше, чем у металлических проводников при 300 К (27 ° C; 80 ° F). Путем дальнейшей оптимизации УНТ и волокон УНТ можно разработать волокна УНТ с улучшенными электрическими свойствами. ^{[151] [157]}

Нити на основе УНТ подходят для применения в энергетической и электрохимической очистке воды при покрытии ионообменной мембраной . ^[158] Кроме того, нити на основе УНТ могут заменить медь в качестве намоточного материала. Пирхёнен и др. (2015) построили двигатель с обмоткой CNT. ^{[159] [160]}

Безопасность и здоровье

Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) является ведущим федеральным агентством США, проводящим исследования и предоставляющим рекомендации по вопросам безопасности и гигиены труда, а также применению наноматериалов. Ранние научные исследования показали, что наноразмерные частицы могут представлять больший риск для здоровья, чем сыпучие материалы, из-за относительного увеличения площади поверхности на единицу массы. Увеличение длины и диаметра УНТ коррелирует с повышенной токсичностью ^[161] и патологическими изменениями в легких. ^[162] Биологические взаимодействия нанотрубок недостаточно изучены, и эта область открыта для продолжения токсикологических исследований. Часто бывает трудно выделить мешающие факторы, и поскольку углерод относительно биологически инертен, часть токсичности, приписываемой углеродным нанотрубкам, может быть связана с остаточным металлическим загрязнением катализатора. В предыдущих исследованиях только Mitsui-7 был достоверно продемонстрирован как канцерогенный, хотя и по неясным/неизвестным причинам. ^[163] В отличие от многих распространенных минеральных волокон (таких как асбест), большинство SWCNT и MWCNT не соответствуют критериям размера и соотношения сторон, которые можно классифицировать как вдыхаемые волокна. В 2013 году, учитывая, что долгосрочные последствия для здоровья еще не измерены, NIOSH опубликовал «Современный аналитический бюллетень» ^[164], в котором подробно описываются потенциальные опасности и рекомендуемые пределы воздействия углеродных нанотрубок и волокон. ^[165] Национальный институт охраны труда США определил ненормативные рекомендуемые пределы воздействия (RELs) 1 мкг/м ³ для углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон в качестве элементарного углерода с поправкой на фон как средневзвешенное по времени 8-часовое значение. (TWA) массовая концентрация вдыхаемого воздуха. ^[166] Хотя УНТ вызывали воспаление легких и токсичность у мышей, воздействие аэрозолей, образующихся при шлифовании композитов, содержащих МУНТ с полимерным покрытием, что является типичным конечным продуктом, не оказывало такой токсичности. ^[167]

По состоянию на октябрь 2016 года одностенные углеродные нанотрубки были зарегистрированы в соответствии с правилами Европейского Союза по регистрации, оценке, авторизации и ограничению использования химических веществ (REACH), основанными на оценке потенциально опасных свойств SWCNT. На основании этой регистрации коммерциализация ОСУНТ разрешена в ЕС до 10 метрических тонн. В настоящее время тип SWCNT, зарегистрированный через REACH, ограничен конкретным типом одностенных углеродных нанотрубок, производимых компанией OCSiAl , подавшей заявку. ^[168]

История

Истинная личность первооткрывателей углеродных нанотрубок является предметом некоторых споров. ^[169] В редакционной статье 2006 года, написанной Марком Монтиу и Владимиром Кузнецовым в журнале Carbon , описано происхождение углеродных нанотрубок. ^[170] Большой процент академической и популярной литературы приписывает открытие полых трубок нанометрового размера, состоящих из графитового углерода, Сумио Иидзима из NEC в 1991 году. Его статья вызвала шквал ажиотажа и, можно сказать, вдохновила многих современных ученых. изучение применения углеродных нанотрубок. Хотя Иидзиме принадлежит большая заслуга в открытии углеродных нанотрубок, оказывается, что история углеродных нанотрубок уходит корнями гораздо дальше, чем в 1991 год. ^[169]

В 1952 году Л. В. Радушкевич и В. М. Лукьянович опубликовали в «Журнале физической химии России» четкие изображения трубок диаметром 50 нанометров, изготовленных из углерода . ^[171] Это открытие осталось практически незамеченным, поскольку статья была опубликована на русском языке, а доступ западных ученых к советской прессе был ограничен во время холодной войны . Монтью и Кузнецов упомянули в своей редакционной статье Carbon : ^[170]

Дело в том, что Радушкевичу и Лукьяновичу [...] следует отдать должное за открытие того, что углеродные нити могут быть полыми и иметь диаметр нанометрового размера, то есть за открытие углеродных нанотрубок.

В 1976 году Моринобу Эндо из CNRS наблюдал полые трубки из свернутых листов графита, синтезированных методом химического выращивания из паровой фазы. ^[2] Первые наблюдаемые образцы позже стали известны как одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ). ^[172] Эндо в своем раннем обзоре углеродных волокон, выращенных из паровой фазы (VPCF), также напомнил нам, что он наблюдал полую трубку, линейно вытянутую с параллельными гранями углеродного слоя вблизи сердцевины волокна. ^[173] Судя по всему, это наблюдение многостенных углеродных нанотрубок в центре волокна. ^[172] Сегодня массово производимые МУНТ тесно связаны с VPGCF, разработанным Endo. ^[172] Фактически, они называют это «Эндо-процессом» из уважения к его ранним работам и патентам. ^{[172] [174]} В 1979 году Джон Абрахамсон представил доказательства существования углеродных нанотрубок на 14-й конференции по углероду, проводимой раз в два года в Университете штата Пенсильвания . В докладе конференции углеродные нанотрубки описываются как углеродные волокна, которые производятся на углеродных анодах во время дугового разряда. Дана характеристика этих волокон, а также гипотезы их роста в атмосфере азота при низких давлениях. ^[175]

В 1981 году группа советских ученых опубликовала результаты химической и структурной характеристики углеродных наночастиц, полученных термокаталитическим диспропорционированием монооксида углерода. Используя изображения ПЭМ и рентгеновские снимки, авторы предположили, что их «многослойные углеродные трубчатые кристаллы» образовались путем свертывания слоев графена в цилиндры. Они предположили, что благодаря такому скручиванию возможно множество различных компоновок гексагональных сеток графена. Они предложили две такие возможные схемы: круглую (кресельная нанотрубка); и спиральное спиральное расположение (хиральная трубка). ^[176]

В 1987 году Говард Г. Теннент из компании Hyperion Catalesis получил патент США на производство «цилиндрических дискретных углеродных фибрилл» с «постоянным диаметром от примерно 3,5 до примерно 70 нанометров..., длиной в 10 2 раза больше ^{диаметра} и внешняя область состоит из множества по существу непрерывных слоев упорядоченных атомов углерода и отчетливого внутреннего ядра...» ^[177]

Помочь вызвать первоначальный ажиотаж, связанный с углеродными нанотрубками, стало открытие Иидзимой в 1991 году многостенных углеродных нанотрубок в нерастворимом материале графитовых стержней, обожженных дугой; ^[1] и независимое предсказание Минтмайра, Данлэпа и Уайта о том, что если бы можно было создать одностенные углеродные нанотрубки, они бы проявляли замечательные проводящие свойства. ^[7] Исследования нанотрубок значительно ускорились после независимых открытий ^{[12] [13]} Иидзимы и Ичихаши из NEC и Бетьюна и др. в IBM о методах специфического производства одностенных углеродных нанотрубок путем добавления катализаторов из переходных металлов к углероду в дуговом разряде. Тесс и др. ^[14] усовершенствовали этот каталитический метод путем испарения комбинации углерод/переходный металл в высокотемпературной печи, что значительно улучшило выход и чистоту SWNT и сделало их широко доступными для экспериментов по характеристике и применению. Метод дугового разряда, хорошо известный как способ получения знаменитого бакминстерфуллерена в препаративном масштабе ^{[ уточнить ]} , ^[178] таким образом сыграл роль в открытиях как многостенных, так и одностенных нанотрубок, расширяя серию случайных открытий, касающихся фуллеренов. Открытие нанотрубок остается спорным вопросом. Многие считают, что доклад Иидзимы в 1991 году имеет особое значение, поскольку он привлек внимание научного сообщества в целом к ​​углеродным нанотрубкам. ^{[169] [172]}

В 2020 году во время археологических раскопок Кижади в Тамил Наду , Индия , была обнаружена керамика возрастом около 2600 лет, покрытия которой, по-видимому, содержат углеродные нанотрубки. По словам ученых, надежные механические свойства нанотрубок отчасти объясняют, почему покрытия служат так много лет. ^[179]

Смотрите также

• Баккипер
• Карбидный углерод
• Углеродный наноконус
• Углеродные нановолокна
• Углеродные наносвитки
• Компьютер на углеродных нанотрубках
• Углеродные нанотрубки в фотоэлектрике
• Огромная карбоновая трубка
• Алмазная нанонить
• Нитчатый углерод
• Молекулярное моделирование
• Наноцветок
• Ninithi (программное обеспечение для моделирования нанотрубок)
• Оптические свойства углеродных нанотрубок
• Органический полупроводник

Рекомендации

Эта статья включает в себя цитируемый общедоступный текст Национального института наук о здоровье окружающей среды (NIEHS).

1. Иидзима S (7 ноября 1991 г.). «Спиральные микротрубочки графитового углерода». Природа . 354 (6348): 56–58. Бибкод : 1991Natur.354...56I. дои : 10.1038/354056a0. S2CID  4302490.
2. Оберлин А, Эндо М, Кояма Т (март 1976 г.). «Нитевидный рост углерода за счет разложения бензола». Журнал роста кристаллов . 32 (3): 335–349. Бибкод : 1976JCrGr..32..335O. дои : 10.1016/0022-0248(76)90115-9.
3. Ю М.Ф., Лури О., Дайер М.Дж., Молони К., Келли Т.Ф., Руофф Р.С. (январь 2000 г.). «Прочность и механизм разрушения многостенных углеродных нанотрубок под действием растягивающей нагрузки». Наука . 287 (5453): 637–640. Бибкод : 2000Sci...287..637Y. дои : 10.1126/science.287.5453.637. PMID  10649994. S2CID  10758240.
4. Садри Р., Ахмади Г., Тогун Х., Дахари М., Кази С.Н., Садегинежад Э., Зубир Н. (28 марта 2014 г.). «Экспериментальное исследование теплопроводности и вязкости наножидкостей, содержащих углеродные нанотрубки». Письма о наномасштабных исследованиях . 9 (1): 151. Бибкод : 2014NRL.....9..151S. дои : 10.1186/1556-276X-9-151 . ПМК 4006636 . ПМИД  24678607. 
5. Бербер С., Квон Ю.К., Томанек Д. (май 2000 г.). «Необычайно высокая теплопроводность углеродных нанотрубок». Письма о физических отзывах . 84 (20): 4613–4616. arXiv : cond-mat/0002414 . Бибкод : 2000PhRvL..84.4613B. doi : 10.1103/PhysRevLett.84.4613. PMID  10990753. S2CID  9006722.
6. Ким П., Ши Л., Маджумдар А., МакЮэн П.Л. (ноябрь 2001 г.). «Измерения теплопереноса отдельных многостенных нанотрубок». Письма о физических отзывах . 87 (21): 215502. arXiv : cond-mat/0106578 . Бибкод : 2001PhRvL..87u5502K. doi : 10.1103/PhysRevLett.87.215502. PMID  11736348. S2CID  12533685.
7. Mintmire JW, Dunlap BI, White CT (февраль 1992 г.). «Являются ли фуллереновые трубочки металлическими?». Письма о физических отзывах . 68 (5): 631–634. Бибкод : 1992PhRvL..68..631M. doi : 10.1103/PhysRevLett.68.631. ПМИД  10045950.
8. Танс С.Дж., Деворет М.Х., Дай Х., Тесс А., Смолли Р.Э., Герлигс Л.Дж., Деккер С. (апрель 1997 г.). «Отдельные одностенные углеродные нанотрубки как квантовые провода». Природа . 386 (6624): 474–477. Бибкод : 1997Natur.386..474T. дои : 10.1038/386474a0. S2CID  4366705.
9. Хамада Н., Савада С.И., Осияма А. (март 1992 г.). «Новые одномерные проводники: графитовые микротрубочки». Письма о физических отзывах . 68 (10): 1579–1581. Бибкод : 1992PhRvL..68.1579H. doi : 10.1103/PhysRevLett.68.1579. ПМИД  10045167.
10. Уайлдер Дж.В., Венема LC, Ринцлер АГ, Смолли Р.Э., Деккер С. (1 января 1998 г.). «Электронная структура атомно-разрешенных углеродных нанотрубок». Природа . 391 (6662): 59–62. Бибкод : 1998Natur.391...59W. дои : 10.1038/34139. S2CID  205003208.
11. Карусис Н., Тагматарчис Н., Тасис Д. (сентябрь 2010 г.). «Текущий прогресс в химической модификации углеродных нанотрубок». Химические обзоры . 110 (9): 5366–5397. дои : 10.1021/cr100018g. ПМИД  20545303.
12. Иидзима С., Ичихаши Т. (17 июня 1993 г.). «Однооболочечные углеродные нанотрубки диаметром 1 нм». Природа . 363 (6430): 603–605. Бибкод : 1993Natur.363..603I. дои : 10.1038/363603a0. S2CID  4314177.
13. Бетьюн Д.С., Кианг CH, Де Врис М.С., Горман Г., Савой Р., Васкес Дж., Бейерс Р. (17 июня 1993 г.). «Кобальт-катализируемый рост углеродных нанотрубок с одноатомными слоями стенок». Природа . 363 (6430): 605–607. Бибкод : 1993Natur.363..605B. дои : 10.1038/363605a0. S2CID  4321984.
14. Тесс А, Ли Р, Николаев П, Дай Х, Пети П, Роберт Дж и др. (июль 1996 г.). «Кристаллические веревки металлических углеродных нанотрубок». Наука . 273 (5274): 483–487. Бибкод : 1996Sci...273..483T. дои : 10.1126/science.273.5274.483. PMID  8662534. S2CID  13284203.
15. Синнотт С.Б., Эндрюс Р. (июль 2001 г.). «Углеродные нанотрубки: синтез, свойства и применение». Критические обзоры по наукам о твердом теле и материалах . 26 (3): 145–249. Бибкод : 2001CRSSM..26..145S. дои : 10.1080/20014091104189. S2CID  95444574.
16. Чжао X, Лю Ю, Иноуэ С, Сузуки Т, Джонс РО, Андо Й (март 2004 г.). «Самая маленькая углеродная нанотрубка имеет диаметр 3 а» (PDF) . Письма о физических отзывах . 92 (12): 125502. Бибкод : 2004PhRvL..92l5502Z. doi : 10.1103/PhysRevLett.92.125502. PMID  15089683. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
17. Торрес-Диас AC (2017). «От мезомасштабной к наномасштабной механике в одностенных углеродных нанотрубках». Карбон . 123 : 145–150. doi :10.1016/j.carbon.2017.07.036.
18. Хаяши Т., Ким Я.А., Матоба Т., Эсака М., Нишимура К., Цукада Т., Эндо М., Dresselhaus MS (2003). «Самая маленькая отдельно стоящая одностенная углеродная нанотрубка». Нано-буквы . 3 (7): 887–889. Бибкод : 2003NanoL...3..887H. дои : 10.1021/nl034080r.
19. Гуан Л., Суэнага К., Иидзима С. (февраль 2008 г.). «Самая маленькая углеродная нанотрубка, присвоенная с точностью до атомного разрешения». Нано-буквы . 8 (2): 459–462. Бибкод : 2008NanoL...8..459G. дои : 10.1021/nl072396j. ПМИД  18186659.
20. Чжан Р., Чжан Ю, Чжан Ц, Се Х, Цянь В, Вэй Ф (июль 2013 г.). «Выращивание углеродных нанотрубок полуметровой длины на основе распределения Шульца-Флори». АСУ Нано . 7 (7): 6156–6161. дои : 10.1021/nn401995z. ПМИД  23806050.
21. Ван X, Ли Q, Се J, Цзинь Z, Ван J, Ли Y и др. (сентябрь 2009 г.). «Изготовление сверхдлинных и электрически однородных одностенных углеродных нанотрубок на чистых подложках». Нано-буквы . 9 (9): 3137–3141. Бибкод : 2009NanoL...9.3137W. CiteSeerX 10.1.1.454.2744 . дои : 10.1021/nl901260b. ПМИД  19650638. 
22. Джасти Р., Бхаттачарджи Дж., Нитон Дж.Б., Бертоцци С.Р. (декабрь 2008 г.). «Синтез, характеристика и теория [9]-, [12]- и [18] циклопарафенилена: углеродные нанокольцевые структуры». Журнал Американского химического общества . 130 (52): 17646–17647. дои : 10.1021/ja807126u. ПМК 2709987 . ПМИД  19055403. 
23. Чунг К.Ю., Сегава Ю., Итами К. (ноябрь 2020 г.). «Синтетические стратегии углеродных нанолент и родственных ленточных полициклических ароматических углеводородов». Химия: Европейский журнал . 26 (65): 14791–14801. дои : 10.1002/chem.202002316. PMID  32572996. S2CID  219983922.
24. «Самый плотный массив углеродных нанотрубок, выращенный на сегодняшний день» . КурцвейлАИ. 27 сентября 2013 г.
25. Сугиме Х., Эсконьяуреги С., Ян Дж., Д'Арси Л., Оливер Р.А., Бхардвадж С., Чепек С., Робертсон Дж. (12 августа 2013 г.). «Низкотемпературный рост лесов углеродных нанотрубок сверхвысокой плотности на проводящих подложках». Письма по прикладной физике . 103 (7): 073116. Бибкод : 2013ApPhL.103g3116S. дои : 10.1063/1.4818619.
26. Дас С (март 2013 г.). «Обзор углеродных нанотрубок - новая эра нанотехнологий» (PDF) . Международный журнал новых технологий и передовой инженерии . 3 (3): 774–781. CiteSeerX 10.1.1.413.7576 . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года. 
27. Пяо Ю, Чен С.Ф., Грин А.А., Квон Х, Херсам MC, Ли К.С., Шац Г.К., Ван Ю (7 июля 2011 г.). «Оптические и электрические свойства внутренних трубок в углеродных нанотрубках с селективно функционализированными внешними стенками». Журнал физической химии . 2 (13): 1577–1582. дои : 10.1021/jz200687u.
28. Flahaut E, Bacsa R, Peigney A, Laurent C (июнь 2003 г.). «CCVD-синтез двустенных углеродных нанотрубок в граммовом масштабе» (PDF) . Химические коммуникации (12): 1442–1443. дои : 10.1039/b301514a. PMID  12841282. S2CID  30627446. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
29. Камингс Дж., Зеттл А. (июль 2000 г.). «Наноразмерный линейный подшипник с низким коэффициентом трения, изготовленный из многостенных углеродных нанотрубок». Наука . 289 (5479): 602–604. Бибкод : 2000Sci...289..602C. CiteSeerX 10.1.1.859.7671 . дои : 10.1126/science.289.5479.602. ПМИД  10915618. 
30. Трейси М.М., Эббесен Т.В., Гибсон Дж.М. (1996). «Исключительно высокий модуль Юнга наблюдается для отдельных углеродных нанотрубок». Природа . 381 (6584): 678–680. Бибкод : 1996Natur.381..678T. дои : 10.1038/381678a0. S2CID  4332264.
31. Завальнюк В, Марченко С (2011). «Теоретический анализ телескопических колебаний в многостенных углеродных нанотрубках» (PDF) . Физика низких температур . 37 (4): 337–342. arXiv : 0903.2461 . Бибкод : 2011LTP....37..337Z. дои : 10.1063/1.3592692. S2CID  51932307. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
32. Чернозатонский Л.А. (1992). «Соединители из углеродных нанотрубок и плоские тренажеры в джунглях». Буквы по физике А. 172 (3): 173–176. Бибкод : 1992PhLA..172..173C. дои : 10.1016/0375-9601(92)90978-у.
33. Менон М., Шривастава Д. (1 декабря 1997 г.). «Т-переходы» углеродных нанотрубок: наноразмерные контактные устройства металл-полупроводник-металл». Письма о физических отзывах . 79 (22): 4453–4456. Бибкод : 1997PhRvL..79.4453M. doi : 10.1103/physrevlett.79.4453.
34. Ламбин П. (1996). «Атомная структура и электронные свойства изогнутых углеродных нанотрубок». Синтез. Встретил. 77 (1–3): 249–1254. дои : 10.1016/0379-6779(96)80097-x.
35. Ма КЛ (2011). «Электронно-транспортные свойства соединений между углеродными нанотрубками и графеновыми нанолентами». Европейский физический журнал Б. 83 (4): 487–492. Бибкод : 2011EPJB...83..487M. дои : 10.1140/epjb/e2011-20313-9. S2CID  119497542.
36. Харрис П.Дж., Суарес-Мартинес I, Маркс Н.А. (декабрь 2016 г.). «Структура соединений между углеродными нанотрубками и графеновыми оболочками» (PDF) . Наномасштаб . 8 (45): 18849–18854. дои : 10.1039/c6nr06461b. PMID  27808332. S2CID  42241359. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
37. Димитракакис Г.К., Тилианакис Э., Фрудакис Г.Е. (октябрь 2008 г.). «Столбчатый графен: новая трехмерная сетевая наноструктура для улучшенного хранения водорода». Нано-буквы . 8 (10): 3166–3170. Бибкод : 2008NanoL...8.3166D. дои : 10.1021/nl801417w. ПМИД  18800853.
38. Лалвани Г., Квачала А.Т., Канакия С., Патель С.С., Джудекс С., Ситхараман Б. (март 2013 г.). «Изготовление и характеристика трехмерных макроскопических цельноуглеродных каркасов». Карбон . 53 : 90–100. doi :10.1016/j.carbon.2012.10.035. ПМЦ 3578711 . ПМИД  23436939. 
39. Лалвани Г., Гопалан А., Д'Агати М., Шанкаран Дж.С., Джудекс С., Цинь YX, Ситхараман Б. (октябрь 2015 г.). «Пористые трехмерные каркасы из углеродных нанотрубок для тканевой инженерии». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть А. 103 (10): 3212–3225. doi : 10.1002/jbm.a.35449. ПМЦ 4552611 . ПМИД  25788440. 
40. Нойс С.Г., Ванфлит Р.Р., Крейгхед Х.Г., Дэвис Р.К. (март 2019 г.). «Углеродные микрокантилеверы с большой площадью поверхности». Наномасштабные достижения . 1 (3): 1148–1154. Бибкод : 2019NanoA...1.1148N. дои : 10.1039/C8NA00101D . ПМЦ 9418787 . ПМИД  36133213. 
41. Насибулин А.Г., Пихица П.В., Цзян Х., Браун Д.П., Крашенинников А.В., Анисимов А.С. и др. (март 2007 г.). «Новый гибридный углеродный материал». Природные нанотехнологии . 2 (3): 156–161. Бибкод : 2007NatNa...2..156N. дои : 10.1038/nnano.2007.37 . ПМИД  18654245.
42. Смит Б.В., Монтиу М., Луцци Д.Е. (1998). «Инкапсулированный C-60 в углеродные нанотрубки». Природа . 396 (6709): 323–324. Бибкод : 1998Natur.396R.323S. дои : 10.1038/24521. S2CID  30670931.
43. Смит Б.В., Луцци Д.Е. (2000). «Механизм формирования фуллереновых стручков и коаксиальных трубок: путь к крупномасштабному синтезу». хим. Физ. Летт . 321 (1–2): 169–174. Бибкод : 2000CPL...321..169S. дои : 10.1016/S0009-2614(00)00307-9.
44. Су Х, Годдард В.А., Чжао Ю (2006). «Динамическая сила трения в генераторе из углеродных стручков» (PDF) . Нанотехнологии . 17 (22): 5691–5695. arXiv : cond-mat/0611671 . Бибкод : 2006Nanot..17.5691S. дои : 10.1088/0957-4484/17/22/026. S2CID  18165997. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
45. Ван М., Ли CM (январь 2010 г.). «Генератор в углеродном стручке, управляемый внешним электрическим полем: исследование молекулярной динамики». Нанотехнологии . 21 (3): 035704. Бибкод : 2010Nanot..21c5704W. дои : 10.1088/0957-4484/21/3/035704. PMID  19966399. S2CID  12358310.
46. Лю Л., Го Г.И., Джаянти К.С., Ву С.Ю. (май 2002 г.). «Колоссальные парамагнитные моменты в металлических углеродных наноторах». Письма о физических отзывах . 88 (21): 217206. Бибкод : 2002PhRvL..88u7206L. doi : 10.1103/PhysRevLett.88.217206. ПМИД  12059501.
47. Хухтала М, Куронен А, Каски К (2002). «Структуры углеродных нанотрубок: моделирование молекулярной динамики на реалистичном пределе» (PDF) . Компьютерная физика. Коммуникации . 146 (1): 30–37. Бибкод : 2002CoPhC.146...30H. дои : 10.1016/S0010-4655(02)00432-0. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июня 2008 года.
48. Паркер CB, Раут А.С., Браун Б., Стоунер БР, Гласс JT (2012). «Трехмерные массивы графеновых углеродных нанотрубок». Дж. Матер. Рез . 7. 27 (7): 1046–1053. Бибкод : 2012JMatR..27.1046P. дои : 10.1557/jmr.2012.43. S2CID  137964473.
49. Стоунер BR, Glass JT (2012). «Углеродные наноструктуры: морфологическая классификация для оптимизации плотности заряда». Алмаз и родственные материалы . 23 : 130–134. Бибкод : 2012DRM....23..130S. дои : 10.1016/j.diamond.2012.01.034.
50. Лю Ц, Рен В, Чен ЗГ, Инь Л, Ли Ф, Конг Х, Ченг ХМ (2009). «Полупроводниковые свойства чашечных углеродных нанотрубок» (PDF) . Карбон . 47 (3): 731–736. doi :10.1016/j.carbon.2008.11.005. Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2015 года.
51. Пэн Б., Локасио М., Заполь П., Ли С., Мильке С.Л., Шац Г.К., Эспиноза HD (октябрь 2008 г.). «Измерения почти предельной прочности многостенных углеродных нанотрубок и улучшение сшивки, вызванной облучением». Природные нанотехнологии . 3 (10): 626–631. дои : 10.1038/nnano.2008.211. ПМИД  18839003.
52. Коллинз П.Г., Авурис П. (декабрь 2000 г.). «Нанотрубки для электроники». Научный американец . 283 (6): 62–69. Бибкод : 2000SciAm.283f..62C. doi : 10.1038/scientificamerican1200-62. ПМИД  11103460.
53. Филлетер Т., Бернал Р., Ли С., Эспиноза HD (июль 2011 г.). «Сверхвысокая прочность и жесткость в пучках сшитых иерархических углеродных нанотрубок». Передовые материалы . 23 (25): 2855–2860. Бибкод : 2011AdM....23.2855F. дои : 10.1002/adma.201100547. PMID  21538593. S2CID  6363504.
54. Дженсен К., Микельсон В., Кис А., Зеттл А. (26 ноября 2007 г.). «Измерение силы изгиба и перегиба на отдельных многостенных углеродных нанотрубках». Физический обзор B . 76 (19): 195436. Бибкод : 2007PhRvB..76s5436J. doi : 10.1103/PhysRevB.76.195436.
55. Около С., Рафик Р., Икбал С.С., Сахарудин М.С., Инам Ф (июнь 2020 г.). «Материалы из полиэтилена высокой плотности, армированные углеродными нанотрубками, для обшивки морских объектов». Молекулы . 25 (13): 2960. doi : 10,3390/molecules25132960 . ПМЦ 7412307 . ПМИД  32605124. 
56. Лэрд Э.А., Куэммет Ф., Стил Г.А., Гроув-Расмуссен К., Найгорд Дж., Фленсберг К., Кувенховен LP (2015). «Квантовый транспорт в углеродных нанотрубках». Обзоры современной физики . 87 (3): 703–764. arXiv : 1403.6113 . Бибкод :2015РвМП...87..703Л. doi : 10.1103/RevModPhys.87.703. S2CID  119208985.
57. Лу X, Чен Z (октябрь 2005 г.). «Искривленное пи-сопряжение, ароматичность и связанная с этим химия малых фуллеренов (<C60) и одностенных углеродных нанотрубок». Химические обзоры . 105 (10): 3643–3696. дои : 10.1021/cr030093d. ПМИД  16218563.
58. Хонг С., Мён С. (апрель 2007 г.). «Нанотрубная электроника: гибкий подход к мобильности». Природные нанотехнологии . 2 (4): 207–208. Бибкод : 2007NatNa...2..207H. дои : 10.1038/nnano.2007.89. ПМИД  18654263.
59. Василенко А., Винн Дж., Медейрос П.В., Моррис А.Дж., Слоан Дж., Куигли Д. (2017). «Инкапсулированные нанопровода: усиление электронного транспорта в углеродных нанотрубках». Физический обзор B . 95 (12): 121408. arXiv : 1611.04867 . Бибкод : 2017PhRvB..95l1408V. doi : 10.1103/PhysRevB.95.121408. S2CID  59023024.
60. Шарлье Дж.К., Блейз X, Рош С. (2007). «Электронные и транспортные свойства нанотрубок» (PDF) . Обзоры современной физики . 79 (2): 677–732. Бибкод : 2007RvMP...79..677C. doi : 10.1103/RevModPhys.79.677.
61. Тан З.К., Чжан Л., Ван Н., Чжан XX, Вэнь Г.Х., Ли Г.Д. и др. (июнь 2001 г.). «Сверхпроводимость в одностенных углеродных нанотрубках с сопротивлением 4 ангстрема». Наука . 292 (5526): 2462–2465. Бибкод : 2001Sci...292.2462T. дои : 10.1126/science.1060470. PMID  11431560. S2CID  44987798.
62. Такесуэ И, Харуяма Дж, Кобаяши Н, Чиаши С, Маруяма С, Сугай Т, Шинохара Х (февраль 2006 г.). «Сверхпроводимость в многостенных углеродных нанотрубках, полностью связанных концами». Письма о физических отзывах . 96 (5): 057001. arXiv : cond-mat/0509466 . Бибкод : 2006PhRvL..96e7001T. doi : 10.1103/PhysRevLett.96.057001. PMID  16486971. S2CID  119049151.
63. Лорц Р., Чжан Ц, Ши В, Йе JT, Йе JT, Цю С и др. (май 2009 г.). «Сверхпроводящие характеристики композита углеродные нанотрубки-цеолит 4-А». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (18): 7299–7303. дои : 10.1073/pnas.0813162106 . ПМЦ 2678622 . ПМИД  19369206. 
64. Бократ М (1 марта 2006 г.). «Самое слабое звено». Физика природы . 2 (3): 155–156. дои : 10.1038/nphys252. S2CID  125902065.
65. Лю А.Т., Кунай Ю., Коттрилл А.Л., Каплан А., Чжан Г., Ким Х. и др. (июнь 2021 г.). «Электрохимия, индуцированная растворителем, на электрически асимметричной углеродной частице Януса». Природные коммуникации . 12 (1): 3415. Бибкод : 2021NatCo..12.3415L. дои : 10.1038/s41467-021-23038-7. ПМЦ 8184849 . PMID  34099639. S2CID  235370395. 
66. Trafton A (7 июня 2021 г.). «Инженеры MIT открыли совершенно новый способ производства электроэнергии». СайТехДейли . Проверено 8 июня 2021 г.
67. Магнетизм на основе углерода: обзор магнетизма безметалловых соединений и материалов на основе углерода , Татьяна Макарова и Фернандо Паласио (ред.), Elsevier, 2006
68. Мисевич Дж.А., Мартель Р., Авурис П., Цанг Дж.К., Хайнце С., Терсофф Дж. (май 2003 г.). «Электрически индуцированная оптическая эмиссия полевого транзистора из углеродных нанотрубок». Наука . 300 (5620): 783–786. Бибкод : 2003Sci...300..783M. дои : 10.1126/science.1081294. PMID  12730598. S2CID  36336745.
69. Чен Дж., Перебейнос В., Фрейтаг М., Цанг Дж., Фу К., Лю Дж., Авурис П. (ноябрь 2005 г.). «Яркое инфракрасное излучение электрически индуцированных экситонов в углеродных нанотрубках». Наука . 310 (5751): 1171–1174. Бибкод : 2005Sci...310.1171C. дои : 10.1126/science.1119177. PMID  16293757. S2CID  21960183.
70. Фрейтаг М., Мартин Ю., Мисевич Дж.А., Мартель Р., Авурис П. (2003). «Фотопроводимость одноуглеродных нанотрубок». Нано-буквы . 3 (8): 1067–1071. Бибкод : 2003NanoL...3.1067F. дои : 10.1021/nl034313e.
71. Иткис М.Э., Борондикс Ф., Ю.А., Хэддон Р.К. (апрель 2006 г.). «Болометрический инфракрасный фотоответ взвешенных пленок одностенных углеродных нанотрубок». Наука . 312 (5772): 413–416. Бибкод : 2006Sci...312..413I. дои : 10.1126/science.1125695 . ПМИД  16627739.
72. Стар А, Лу Ю, Брэдли К., Грюнер Г (2004). «Нанотрубные оптоэлектронные устройства памяти». Нано-буквы . 4 (9): 1587–1591. Бибкод : 2004NanoL...4.1587S. дои : 10.1021/nl049337f.
73. Пол Черукури; Сергей М. Бачило; Сильвио Х. Литовский и Р. Брюс Вейсман (2004). «Ближняя инфракрасная флуоресцентная микроскопия одностенных углеродных нанотрубок в фагоцитирующих клетках». Журнал Американского химического общества . 126 (48): 15638–15639. дои : 10.1021/ja0466311. ПМИД  15571374.
74. Кевин Уэлшер; Сара П. Шерлок и Хунцзе Дай (2011). «Анатомическая визуализация глубоких тканей мышей с использованием флуорофоров из углеродных нанотрубок во втором окне ближнего инфракрасного диапазона». Труды Национальной академии наук . 108 (22): 8943–8948. arXiv : 1105.3536 . Бибкод : 2011PNAS..108.8943W. дои : 10.1073/pnas.1014501108 . ПМК 3107273 . ПМИД  21576494. 
75. Пол В. Барон; Сынхён Байк; Дэниел А. Хеллер и Майкл С. Страно (2005). «Оптические сенсоры ближнего инфракрасного диапазона на основе одностенных углеродных нанотрубок». Природные материалы . 4 (1): 86–92. Бибкод : 2005NatMa...4...86B. дои : 10.1038/nmat1276. PMID  15592477. S2CID  43558342.
76. Поп Э, Манн Д., Ван К., Гудсон К., Дай Х. (январь 2006 г.). «Теплопроводность отдельной одностенной углеродной нанотрубки при температуре выше комнатной». Нано-буквы . 6 (1): 96–100. arXiv : cond-mat/0512624 . Бибкод : 2006NanoL...6...96P. дои : 10.1021/nl052145f. PMID  16402794. S2CID  14874373.
77. Синха С., Барджами С., Яннаккионе Г., Шваб А., Мюнх Г. (5 июня 2005 г.). «Внеосевые термические свойства пленок углеродных нанотрубок». Журнал исследований наночастиц . 7 (6): 651–657. Бибкод : 2005JNR.....7..651S. doi : 10.1007/s11051-005-8382-9. S2CID  138479725.
78. Козиол К.К., Янас Д., Браун Э., Хао Л. (1 апреля 2017 г.). «Термические свойства непрерывно формованных волокон из углеродных нанотрубок». Физика Э. 88 : 104–108. Бибкод : 2017PhyE...88..104K. doi :10.1016/j.physe.2016.12.011.
79. Куманек Б., Янас Д. (май 2019 г.). «Теплопроводность сетей углеродных нанотрубок: обзор». Журнал материаловедения . 54 (10): 7397–7427. Бибкод : 2019JMatS..54.7397K. дои : 10.1007/s10853-019-03368-0 .
80. Тостенсон Э, Ли С, Чоу Т (2005). «Нанокомпозиты в контексте». Композитные науки и технологии . 65 (3–4): 491–51. doi : 10.1016/j.compscitech.2004.11.003.
81. Минго Н., Стюарт Д.А., Бройдо Д.А., Шривастава Д. (2008). «Передача фононов через дефекты в углеродных нанотрубках из первых принципов». Физ. Преподобный Б. 77 (3): 033418. Бибкод : 2008PhRvB..77c3418M. doi : 10.1103/PhysRevB.77.033418. hdl : 1813/10898 .
82. Эндо М (октябрь 2004 г.). «Применение углеродных нанотрубок в двадцать первом веке». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А: Математические, физические и технические науки . 362 (1823): 2223–2238. дои : 10.1098/rsta.2004.1437. PMID  15370479. S2CID  20752554.
83. Чжоу Цз (январь 2003 г.). «Производство более чистых двустенных углеродных нанотрубок в системе плавающего катализатора». Карбон . 41 (13): 2607–2611. дои : 10.1016/S0008-6223(03)00336-1.
84. Николаев П (апрель 2004 г.). «Газофазное производство одностенных углеродных нанотрубок из монооксида углерода: обзор процесса Hipco». Журнал нанонауки и нанотехнологий . 4 (4): 307–316. дои : 10.1166/jnn.2004.066. ПМИД  15296221.
85. Шульц М.Ю., Шанов В.Н., Юн Ю. (2009). Наномедицинский дизайн частиц, датчиков, двигателей, имплантатов, роботов и устройств. Артех Хаус. ISBN 978-1-59693-280-7.
86. Такеучи К., Хаяши Т., Ким Я.А., Фудзисава К., Эндо М. (февраль 2014 г.). «Современное состояние науки и применение углеродных нанотрубок». Наносистемы: физика, химия, математика . 5 (1): 15–24.
87. Брониковски М.Дж., Уиллис П.А., Кольбер Д.Т., Смит К.А., Смолли Р.Э. (июль 2001 г.). «Газофазное производство углеродных одностенных нанотрубок из монооксида углерода с помощью процесса HiPco: параметрическое исследование». Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 19 (4): 1800–1805. Бибкод : 2001JVSTA..19.1800B. дои : 10.1116/1.1380721. S2CID  3846517.
88. Иткис М.Э., Переа Д.Э., Нийоги С., Рикард С.М., Хамон М.А., Ху Х, Чжао Б., Хэддон Р.К. (1 марта 2003 г.). «Оценка чистоты свежеприготовленной сажи одностенных углеродных нанотрубок с использованием ближней ИК-спектроскопии в растворенной фазе». Нано-буквы . 3 (3): 309–314. Бибкод : 2003NanoL...3..309I. дои : 10.1021/nl025926e.
89. Ван Л., Пумера М. (октябрь 2014 г.). «Остаточные металлические примеси внутри углеродных нанотрубок играют доминирующую роль в предположительно «безметалловых» реакциях восстановления кислорода». Химические коммуникации . 50 (84): 12662–12664. дои : 10.1039/C4CC03271C. ПМИД  25204561.
90. Эатемади А., Дараи Х., Каримханлу Х., Коухи М., Заргами Н., Акбарзаде А. и др. (13 августа 2014 г.). «Углеродные нанотрубки: свойства, синтез, очистка и медицинское применение». Письма о наномасштабных исследованиях . 9 (1): 393. Бибкод : 2014NRL.....9..393E. дои : 10.1186/1556-276X-9-393 . ПМК 4141964 . ПМИД  25170330. 
91. Чен, Дымящийся; Ван, Бо; Чен, Юань; Ли, Лэйн-Джонг (1 октября 2007 г.). «На пути к извлечению отдельных видов одностенных углеродных нанотрубок с использованием полимеров на основе флуорена». Нано-буквы . 7 (10): 3013–3017. Бибкод : 2007NanoL...7.3013C. дои : 10.1021/nl071349o. ISSN  1530-6984. ПМИД  17867716.
92. Ниш, Адриан; Хван, Чон-Юан; Дойг, Джеймс; Николас, Робин Дж. (октябрь 2007 г.). «Высокоселективное диспергирование одностенных углеродных нанотрубок с использованием ароматических полимеров». Природные нанотехнологии . 2 (10): 640–646. Бибкод : 2007NatNa...2..640N. дои : 10.1038/nnano.2007.290. ISSN  1748-3395. ПМИД  18654390.
93. Лемассон, Фабьен А.; Странк, Тимо; Герстель, Питер; Генрих, Франк; Лебедкин, Сергей; Барнер-Коволлик, Кристофер; Венцель, Вольфганг; Каппес, Манфред М.; Мэр Марсель (2 февраля 2011 г.). «Селективное диспергирование одностенных углеродных нанотрубок с определенными хиральными индексами поли(N-децил-2,7-карбазолом)». Журнал Американского химического общества . 133 (4): 652–655. дои : 10.1021/ja105722u. ISSN  0002-7863. PMID  21171609. S2CID  23209007.
94. Арнольд, Майкл С.; Ступп, Сэмюэл И.; Херсам, Марк К. (1 апреля 2005 г.). «Обогащение одностенных углеродных нанотрубок по диаметру в градиенте плотности». Нано-буквы . 5 (4): 713–718. Бибкод : 2005NanoL...5..713A. дои : 10.1021/nl050133o. ISSN  1530-6984. ПМИД  15826114.
95. Грин, Александр А.; Херсам, Марк К. (17 мая 2011 г.). «Одностенные углеродные нанотрубки с почти однохиральной ориентацией, полученные с помощью ультрацентрифугирования в ортогональном итеративном градиенте плотности». Передовые материалы . 23 (19): 2185–2190. дои : 10.1002/adma.201100034. ISSN  0935-9648. PMID  21472798. S2CID  5375678.
96. Флавель, Бенджамин С.; Каппес, Манфред М.; Крупке, Ральф; Хенрих, Франк (23 апреля 2013 г.). «Разделение одностенных углеродных нанотрубок с помощью эксклюзионной хроматографии с участием 1-додеканола». АСУ Нано . 7 (4): 3557–3564. дои : 10.1021/nn4004956. ISSN  1936-0851. ПМИД  23540203.
97. Хуан, Сюэин; Маклин, Роберт С.; Чжэн, Мин (1 октября 2005 г.). «Сортировка по длине с высоким разрешением и очистка углеродных нанотрубок, обернутых ДНК, методом эксклюзионной хроматографии». Аналитическая химия . 77 (19): 6225–6228. дои : 10.1021/ac0508954. ISSN  0003-2700. ПМИД  16194082.
98. Мур, Кэтрин Э.; Пфоль, Мориц; Генрих, Франк; Чакрадханула, Венката Саи К.; Кюбель, Кристиан; Каппес, Манфред М.; Шаптер, Джо Г.; Крупке, Ральф; Флавель, Бенджамин С. (22 июля 2014 г.). «Разделение двустенных углеродных нанотрубок методом эксклюзионной колоночной хроматографии». АСУ Нано . 8 (7): 6756–6764. дои : 10.1021/nn500756a. ISSN  1936-0851. ПМИД  24896840.
99. Ао, Гейю; Хрипин Константин Юрьевич; Чжэн, Мин (23 июля 2014 г.). «ДНК-контролируемое разделение углеродных нанотрубок в полимерных водных двухфазных системах». Журнал Американского химического общества . 136 (29): 10383–10392. дои : 10.1021/ja504078b. ISSN  0002-7863.
100. Фэган, Джеффри А.; Хрипин Константин Юрьевич; Сильвера Батиста, Карлос А.; Симпсон, Джеффри Р.; Хароз, Эрик Х.; Хайт Уокер, Анджела Р.; Чжэн, Мин (май 2014 г.). «Выделение конкретных видов одностенных углеродных нанотрубок малого диаметра посредством водной двухфазной экстракции». Передовые материалы . 26 (18): 2800–2804. Бибкод : 2014AdM....26.2800F. дои : 10.1002/adma.201304873. ISSN  0935-9648. PMID  24448916. S2CID  205253171.
101. Лю, Мин; Мини, Брендан; Ян, Хуан; Ли, Ян; Чжэн, Мин (26 декабря 2019 г.). «На пути к полному разрешению гибридов ДНК/углеродных нанотрубок водными двухфазными системами». Журнал Американского химического общества . 141 (51): 20177–20186. doi : 10.1021/jacs.9b09953. ISSN  0002-7863. PMID  31783712. S2CID  208498347.
102. Ли, Хан; Гордеев, Георгий; Гаррити, Ойсин; Райх, Стефани; Флавел, Бенджамин С. (28 января 2019 г.). «Разделение одностенных углеродных нанотрубок малого диаметра в одну-три стадии с помощью водной двухфазной экстракции». АСУ Нано . 13 (2): 2567–2578. doi : 10.1021/acsnano.8b09579. ISSN  1936-0851. PMID  30673278. S2CID  59224819.
103. Ян, Фэн; Ван, Мэн; Чжан, Даци; Ян, Хуан; Чжэн, Мин; Ли, Ян (11 марта 2020 г.). «Хиральные чистые углеродные нанотрубки: рост, сортировка и характеристика». Химические обзоры . 120 (5): 2693–2758. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00835. ISSN  0009-2665. PMID  32039585. S2CID  211071215.
104. Янас, Давид (21 декабря 2017 г.). «На пути к монохиральным углеродным нанотрубкам: обзор прогресса в сортировке одностенных углеродных нанотрубок». Границы химии материалов . 2 (1): 36–63. дои : 10.1039/C7QM00427C. ISSN  2052-1537.
105. Вэй, Сяоцзюнь; Ли, Шилун; Ван, Венке; Чжан, Сяо; Чжоу, Вейя; Се, Сишен; Лю, Хуапин (май 2022 г.). «Последние достижения в разделении структур одностенных углеродных нанотрубок и их применение в оптике, электронике и оптоэлектронике». Передовая наука . 9 (14): e2200054. дои : 10.1002/advs.202200054. ISSN  2198-3844. ПМЦ 9108629 . ПМИД  35293698. 
106. Чжэн, Мин; Семке, Эллен Д. (1 мая 2007 г.). «Обогащение углеродных нанотрубок с одинарной хиральностью». Журнал Американского химического общества . 129 (19): 6084–6085. дои : 10.1021/ja071577k. ISSN  0002-7863. ПМИД  17458969.
107. Лю, Хуапин; Нисиде, Дайсуке; Танака, Такеши; Катаура, Хиромичи (10 мая 2011 г.). «Крупномасштабное однохиральное разделение одностенных углеродных нанотрубок с помощью простой гель-хроматографии». Природные коммуникации . 2 (1): 309. Бибкод : 2011NatCo...2..309L. дои : 10.1038/ncomms1313. ISSN  2041-1723. ПМК 3113293 . ПМИД  21556063. 
108. Танака, Такеши; Джин, Хэхуа; Мията, Ясумицу; Фуджи, Сюндзиро; Суга, Хироши; Найто, Ясухиса; Минари, Такео; Миядера, Тецухико; Цукагоси, Кадзухито; Катаура, Хиромичи (8 апреля 2009 г.). «Простое и масштабируемое разделение металлических и полупроводниковых углеродных нанотрубок на основе геля». Нано-буквы . 9 (4): 1497–1500. Бибкод : 2009NanoL...9.1497T. дои : 10.1021/nl8034866. ISSN  1530-6984. ПМИД  19243112.
109. Акерманн, Джулия; Меттерних, Юстус Т.; Гербертц, Свенья; Крусс, Себастьян (25 апреля 2022 г.). «Биосенсорство с помощью флуоресцентных углеродных нанотрубок». Angewandte Chemie, международное издание . 61 (18): e202112372. дои : 10.1002/anie.202112372. ISSN  1433-7851. ПМЦ 9313876 . ПМИД  34978752. 
110. Нисслер, Роберт; Курт, Лариса; Ли, Хан; Спрейнат, Александр; Кулеманн, Ильяс; Флавель, Бенджамин С.; Крусс, Себастьян (27 апреля 2021 г.). «Зондирование с помощью хиральных флуоресцентных углеродных нанотрубок ближнего инфракрасного диапазона». Аналитическая химия . 93 (16): 6446–6455. doi : 10.1021/acs.analchem.1c00168. ISSN  0003-2700. ПМИД  33830740.
111. Нисслер, Роберт; Акерманн, Юлия; Ма, Чен; Крусс, Себастьян (19 июля 2022 г.). «Перспективы флуоресцентных однохиральных биосенсоров на основе углеродных нанотрубок». Аналитическая химия . 94 (28): 9941–9951. doi : 10.1021/acs.analchem.2c01321. ISSN  0003-2700. PMID  35786856. S2CID  250283972.
112. Акерманн, Джулия; Стегеманн, Ян; Смола, Тим; Регер, Элин; Юнг, Себастьян; Шмитц, Энн; Гербертц, Свенья; Эрпенбек, Луиза; Зайдль, Карстен; Крусс, Себастьян (апрель 2023 г.). «Высокочувствительная визуализация флуоресцентных наносенсоров в ближнем инфракрасном диапазоне». Маленький . 19 (14): e2206856. дои : 10.1002/smll.202206856 . ISSN  1613-6810. ПМИД  36610045.
113. Надим, Асир; Киндопп, Эйдан; Уилли, Ян; Юбер, Лорен; Жубер, Джеймс; Люсенте, Софи; Рэндалл, Эвелина; Йена, Пракрит В.; Роксбери, Дэниел (26 июля 2023 г.). «Повышение внутриклеточных оптических характеристик и стабильности инженерных наноматериалов посредством водной двухфазной очистки». Нано-буквы . 23 (14): 6588–6595. Бибкод : 2023NanoL..23.6588N. doi : 10.1021/acs.nanolett.3c01727. ISSN  1530-6984. PMID  37410951. S2CID  259356687.
114. Садри Р., Хоссейни М., Кази С.Н., Багери С., Зубир Н., Соланги К.Х. и др. (октябрь 2017 г.). «Биологический, простой подход к приготовлению водных суспензий ковалентно-функционализированных углеродных нанотрубок и их потенциал в качестве теплоносителей». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 504 : 115–123. Бибкод : 2017JCIS..504..115S. doi :10.1016/j.jcis.2017.03.051. ПМИД  28531649.
115. Саней С.Х., Долес Р., Экайтис Т. (2019). «Влияние микроструктуры нанокомпозита на стохастические упругие свойства: исследование методом конечных элементов». Журнал ASCE-ASME о рисках и неопределенности в инженерных системах, Часть B: Машиностроение . 5 (3): 030903. дои : 10.1115/1.4043410. S2CID  140766023.
116. Стефаниак AB (2017). «Основные показатели и инструменты для определения характеристик инженерных наноматериалов». Мэнсфилд Э., Кайзер Д.Л., Фудзита Д., Ван де Вурде М. (ред.). Метрология и стандартизация нанотехнологий . Вайли-ВЧ Верлаг. стр. 151–174. дои : 10.1002/9783527800308.ch8. ISBN 978-3-527-80030-8.
117. «ISO / TS 10868: 2017 - Нанотехнологии - Характеристика одностенных углеродных нанотрубок с использованием абсорбционной спектроскопии ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазона (УФ-Вид-БИК)» . Международная Организация Стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
118. «ISO/TS 10797:2012 – Нанотехнологии – Характеристика одностенных углеродных нанотрубок с использованием просвечивающей электронной микроскопии». Международная Организация Стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
119. «ISO/TS 10798:2011 – Нанотехнологии – Характеристика одностенных углеродных нанотрубок с использованием сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеновского спектрометрического анализа». Международная Организация Стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
120. Фаган Дж (5 марта 2009 г.). «Эталонные материалы углеродных нанотрубок». Национальный институт стандартов и технологий США . Проверено 6 сентября 2017 г.
121. «SRM 2483 - Одностенные углеродные нанотрубки (сырая сажа)» . Национальный институт стандартов и технологий США . Архивировано из оригинала 18 февраля 2013 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
122. «SWCNT-1: Сертифицированный эталонный материал с одностенными углеродными нанотрубками - Национальный исследовательский совет Канады» . Канадский национальный исследовательский совет . 7 ноября 2014 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
123. «RM 8281 - Одностенные углеродные нанотрубки (дисперсные, три популяции с разрешением по длине)» . Национальный институт стандартов и технологий США . Архивировано из оригинала 1 апреля 2015 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
124. «ISO/TR 10929:2012 – Нанотехнологии – Характеристика образцов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ)» . Международная Организация Стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
125. «ISO/TS 11888:2017 – Нанотехнологии – Характеристика многостенных углеродных нанотрубок – Мезоскопические факторы формы» . Международная Организация Стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 года . Проверено 6 сентября 2017 г.
126. Бекярова, Э.; Дэвис, М.; Берч, Т.; Иткис, МЭ; Чжао, Б.; Солнце светит.; Хэддон, Колорадо (9 октября 2004 г.). «Химически функционализированные одностенные углеродные нанотрубки как датчики аммиака» (PDF) . Дж. Физ. хим. Б. _ Вашингтон, округ Колумбия: Публикации ACS. 108 (51): 19717–19720. дои : 10.1021/jp0471857. ISSN  1520-5207. S2CID  96173424.
127. Стандо Г., Лукавски Д., Лисецки Ф., Янас Д. (январь 2019 г.). «Внутренний гидрофильный характер сетей углеродных нанотрубок». Прикладная наука о поверхности . 463 : 227–233. Бибкод : 2019ApSS..463..227S. дои : 10.1016/j.apsusc.2018.08.206. S2CID  105024629.
128. Саху П., Шреста Р.Г., Шреста Л.К., Хилл Дж.П., Такей Т., Арига К. (ноябрь 2016 г.). «Поверхностные окисленные углеродные нанотрубки, равномерно покрытые наночастицами никель-феррита». Журнал неорганических и металлоорганических полимеров и материалов . 26 (6): 1301–1308. doi : 10.1007/s10904-016-0365-z. S2CID  101287773.
129. Саху П., Тан Дж.Б., Чжан З.М., Сингх С.К., Лу ТБ (7 марта 2018 г.). «Разработка структуры поверхности бинарных/тройных наночастиц феррита как высокоэффективных электрокатализаторов для реакции выделения кислорода». ChemCatChem . 10 (5): 1075–1083. дои : 10.1002/cctc.201701790. S2CID  104164617.
130. US 10000382, Задерко А., Василий Ю.А., «Способ модификации поверхности углеродных материалов фторуглеродами и их производными», выдан 19 июня 2018 г.  Архивировано 17 сентября 2018 г. на Wayback Machine.
131. «WO16072959 Способ модификации поверхности углеродных материалов фторуглеродами и их производными». Patentscope.wipo.int . Проверено 17 сентября 2018 г.
132. Паньи Дж (5 марта 2010 г.). «Амрой стремится стать нанолидером». Европейские новости пластмасс. Архивировано из оригинала 10 июля 2011 года.
133. «Лента из углеродных нанотрубок остается липкой при экстремальных температурах» . Информационный бюллетень Nanowerk . Американское химическое общество. 10 июля 2019 г.
134. «Советы по нанотрубкам». инструменты нанонауки. Архивировано из оригинала 27 октября 2011 года.
135. Нойс С.Г., Доэрти Дж.Л., Ченг З., Хан Х., Боуэн С., Франклин А.Д. (март 2019 г.). «Электронная стабильность транзисторов из углеродных нанотрубок при длительном напряжении смещения». Нано-буквы . 19 (3): 1460–1466. Бибкод : 2019NanoL..19.1460N. doi : 10.1021/acs.nanolett.8b03986. PMID  30720283. S2CID  73450707.
136. «Публикации по применению углеродных нанотрубок, включая микроизготовление каркасов». nano.byu.edu . 27 мая 2014 г.
137. Белкин А., Хублер А., Безрядин А. (февраль 2015 г.). «Самособирающиеся колеблющиеся наноструктуры и принцип производства максимальной энтропии». Научные отчеты . 5 : 8323. Бибкод : 2015NatSR...5E8323B. дои : 10.1038/srep08323. ПМК 4321171 . ПМИД  25662746. 
138. Тан CW, Тан К.Х., Онг Ю.Т., Мохамед А.Р., Зейн Ш., Тан Ш. (сентябрь 2012 г.). «Энергетическое и экологическое применение углеродных нанотрубок». Письма по экологической химии . 10 (3): 265–273. Бибкод : 2012EnvCL..10..265T. дои : 10.1007/s10311-012-0356-4. S2CID  95369378.
139. Такер А. «Джек Андрака, вундеркинд, страдающий раком поджелудочной железы». Смитсоновский журнал . Проверено 2 марта 2021 г.
140. [1] US 9329021, DeLuca MJ, Felker CJ, Heider D, «Система и методы для использования при мониторинге конструкции», опубликовано 3 мая 2016 г. 
141. "Pirahna USV построен с использованием нанопрепрега из углеродного волокна" . ReinforcedPlastics.com. 19 февраля 2009 г. Архивировано из оригинала 3 марта 2012 г.
142. ЛаПедус, Марк (22 марта 2021 г.). «EUV-пелликулы наконец готовы». Полупроводниковая техника . Проверено 13 ноября 2022 г.
143. Занелло LP, Чжао Б, Ху Х, Хэддон RC (март 2006 г.). «Пролиферация костных клеток на углеродных нанотрубках». Нано-буквы . 6 (3): 562–567. Бибкод : 2006NanoL...6..562Z. дои : 10.1021/nl051861e. ПМИД  16522063.
144. «Острота и прочность легендарных мечей благодаря нанотрубкам, говорится в исследовании» . news.nationalgeographic.com . Архивировано из оригинала 18 ноября 2006 года.
145. Гуллапалли С., Вонг М.С. (2011). «Нанотехнологии: Путеводитель по нанообъектам» (PDF) . Химический технологический прогресс . 107 (5): 28–32. Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 года . Проверено 24 ноября 2011 г.
146. Симонит Т. «IBM ожидает, что компьютерные чипы на нанотрубных транзисторах будут готовы вскоре после 2020 года» . Обзор технологий Массачусетского технологического института .
147. Томас DJ (июнь 2018 г.). «Сверхтонкая графитизированная наноструктурированная пряжа из MWCNT для изготовления электропроводящей ткани». Международный журнал передовых производственных технологий . 96 (9–12): 3805–3808. дои : 10.1007/s00170-017-1320-z. S2CID  115751858.
148. Сандерсон К. (2006). «Острейший срез меча из нанотрубок». Новости природы . дои : 10.1038/news061113-11 . S2CID  136774602.
149. Рейболд М., Пауфлер П., Левин А.А., Кохманн В., Петцке Н., Мейер округ Колумбия (ноябрь 2006 г.). «Материалы: углеродные нанотрубки в древней дамасской сабле». Природа . 444 (7117): 286. Бибкод : 2006Natur.444..286R. дои : 10.1038/444286a . PMID  17108950. S2CID  4431079.
150. Валенти Г., Бони А., Мельчионна М., Карньелло М., Наси Л., Бертони Г. и др. (декабрь 2016 г.). «Коаксиальные гетероструктуры, объединяющие диоксид палладия / титана с углеродными нанотрубками для эффективного электрокаталитического выделения водорода». Природные коммуникации . 7 : 13549. Бибкод : 2016NatCo...713549V. doi : 10.1038/ncomms13549. ПМК 5159813 . ПМИД  27941752. 
151. Лиениг Дж, Тиле М (2018). «Снижение электромиграции в физическом дизайне». Основы проектирования интегральных схем с учетом электромиграции . Спрингер. стр. 138–140. дои : 10.1007/978-3-319-73558-0. ISBN 978-3-319-73557-3.
152. Деккер С (май 1999 г.). «Углеродные нанотрубки как молекулярные квантовые провода». Физика сегодня . 52 (5): 22–28. Бибкод : 1999PhT....52e..22D. дои : 10.1063/1.882658.
153. Мартель Р., Дерик В., Лавуа С., Аппенцеллер Дж., Чан К.К., Терсофф Дж., Авурис П. (декабрь 2001 г.). «Амбиполярный электрический транспорт в полупроводниковых одностенных углеродных нанотрубках». Письма о физических отзывах . 87 (25): 256805. Бибкод : 2001PhRvL..87y6805M. doi : 10.1103/PhysRevLett.87.256805. ПМИД  11736597.
154. Сусантьоко Р.А., Карам З., Алхури С., Мустафа И., Ву Ч., Альмхейри С. (2017). «Техника изготовления ленточного литья с использованием технологии поверхностной инженерии для коммерциализации отдельных листов углеродных нанотрубок». Журнал химии материалов А. 5 (36): 19255–19266. дои : 10.1039/c7ta04999d.
155. Карам З., Сусантёко Р.А., Альхаммади А., Мустафа И., Ву Ч., Альмхейри С. (июнь 2018 г.). «Разработка метода поверхностного литья на ленту для изготовления отдельно стоящих листов углеродных нанотрубок, содержащих наночастицы Fe ₂ O ₃ , для гибких батарей». Передовые инженерные материалы . 20 (6): 1701019. doi :10.1002/adem.201701019. S2CID  139283096.
156. Бехабту Н., Янг CC, Центалович Д.Е., Кляйнерман О., Ван Х, Ма А.В. и др. (Январь 2013). «Прочные, легкие, многофункциональные волокна из углеродных нанотрубок со сверхвысокой проводимостью». Наука . 339 (6116): 182–186. Бибкод : 2013Sci...339..182B. дои : 10.1126/science.1228061. hdl : 1911/70792 . PMID  23307737. S2CID  10843825.
157. Пиро Л., Араужо Ф.А., Буи Т.Н., Отто М.Дж., Исси Дж.П. (26 августа 2015 г.). «Двумерный квантовый транспорт в волокнах из углеродных нанотрубок с высокой проводимостью». Физический обзор B . 92 (8): 085428. Бибкод : 2015PhRvB..92h5428P. doi : 10.1103/PhysRevB.92.085428.
158. Лю Ф, Вагтервельд Р.М., Геббен Б., Отто М.Дж., Бишевель П.М., Хамелерс Х.В. (ноябрь 2014 г.). «Няжи из углеродных нанотрубок как прочные гибкие проводящие емкостные электроды». Коллоидные и интерфейсные научные коммуникации . 3 :9–12. дои : 10.1016/j.colcom.2015.02.001 .
159. Пирхёнен Дж., Монтонен Дж., Линд П., Вотерин Дж., Отто М. (28 февраля 2015 г.). «Замена меди новыми углеродными наноматериалами в обмотках электрических машин». Международное обозрение электротехники . 10 (1): 12. CiteSeerX 10.1.1.1005.8294 . doi : 10.15866/iree.v10i1.5253. 
160. Пряжа из углеродных нанотрубок вращает электродвигатели в LUT. YouTube
161. Фрейзер К., Кодали В., Янамала Н., Берч М.Э., Сина Л., Касуччио Г. и др. (декабрь 2020 г.). «Физико-химическая характеристика и генотоксичность широкого класса углеродных нанотрубок и нановолокон, используемых или производимых на предприятиях США». Токсикология частиц и волокон . 17 (1): 62. дои : 10.1186/s12989-020-00392-w . ПМЦ 7720492 . ПМИД  33287860. 
162. Фрейзер К., Хаббс А., Янамала Н., Мерсер Р.Р., Стюкл Т.А., Дженсен Дж. и др. (декабрь 2021 г.). «Гистопатология широкого класса углеродных нанотрубок и нановолокон, используемых или производимых на предприятиях США, на мышиной модели». Токсикология частиц и волокон . 18 (1): 47. дои : 10.1186/s12989-021-00440-z . ПМЦ 8686255 . ПМИД  34923995. 
163. Барбарино М., Джордано А. (март 2021 г.). «Оценка канцерогенности углеродных нанотрубок в дыхательной системе». Раки . 13 (6): 1318. doi : 10.3390/cancers13061318 . ПМЦ 7998467 . ПМИД  33804168. 
164. «CDC - Нумерованные публикации NIOSH: текущие разведывательные бюллетени (CIB) - отсортированы по дате, в порядке убывания без номеров публикаций» . www.cdc.gov . Проверено 9 ноября 2022 г.
165. Ховард Дж. (апрель 2013 г.). «Профессиональное воздействие углеродных нанотрубок и нановолокон». Текущий разведывательный бюллетень . № 65. Публикация DHHS (NIOSH). дои : 10.26616/NIOSHPUB2013145 .
166. «Профессиональное воздействие углеродных нанотрубок и нановолокон» . Текущий разведывательный бюллетень . № 65. 14 июля 2020 г. doi : 10.26616/NIOSHPUB2013145 .
167. Бишоп, Линдси; Сина, Лоренцо; Орандл, Марлен; Янамала, Навина; Дам, Мэтью М.; Берч, М. Эйлин; Эванс, Дуглас Э.; Кодали, Вамси К.; Глаз, Трейси; Баттелли, Лори; Зейдлер-Эрдели, Патти К.; Казуччо, Гэри; Бункер, Кристин; Лупои, Джейсон С.; Лерш, Трейси Л. (26 сентября 2017 г.). «Оценка токсичности in vivo профессиональных компонентов жизненного цикла углеродных нанотрубок для определения контекста потенциальных последствий для здоровья». АСУ Нано . 11 (9): 8849–8863. doi : 10.1021/acsnano.7b03038. ISSN  1936-0851. ПМИД  28759202.
168. «Завершена регистрация REACH для одностенных углеродных нанотрубок» . pcimag.com . PCI Маг. 16 октября 2016 года. Архивировано из оригинала 24 ноября 2016 года . Проверено 24 ноября 2016 г.
169. Пасиос Пухадо М (2012). Углеродные нанотрубки как платформы для биосенсоров с электрохимическим и электронным преобразованием. Спрингеровские тезисы. Спрингер Гейдельберг. стр. XX, 208. doi : 10.1007/978-3-642-31421-6. hdl : 10803/84001. ISBN 978-3-642-31421-6. S2CID  199491391.
170. Монтиу М, Кузнецов ВЛ (август 2006 г.). «Кому следует отдать должное за открытие углеродных нанотрубок?» (PDF) . Карбон . 44 (9): 1621–1623. doi :10.1016/j.carbon.2006.03.019. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
171. Радушкевич Л.В. (1952). О Структуре Углёрода, Образующегося При Термическом Разложении Окиси Углёрода На Железном Контакте [О структуре углерода, образующегося при термическом разложении оксида углерода на железном контакте] (PDF) . Журнал Физической Химии [ Журнал Физической Химии ] (на русском языке). 26 : 88–95. Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2016 года . Проверено 5 апреля 2012 г.
172. Eklund PC (2007). Отчет группы WTEC по итоговому отчету «Международная оценка исследований и разработок в области производства и применения углеродных нанотрубок» (PDF) (Отчет). Всемирный центр оценки технологий (WTEC). Архивировано из оригинала (PDF) 11 марта 2017 года . Проверено 5 августа 2015 г.
173. Оберлин А, Эндо М, Кояма Т (март 1976 г.). «Нитевидный рост углерода за счет разложения бензола» (PDF) . Журнал роста кристаллов . 32 (3): 335–349. Бибкод : 1976JCrGr..32..335O. дои : 10.1016/0022-0248(76)90115-9. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
174. JP 1982-58,966, Кояма Т., Эндо М.Т., «Способ производства углеродных волокон с помощью парофазного процесса», выпущено в 1983 г. 
175. Абрахамсон Дж., Уайлс П.Г., Роудс Б.Л. (январь 1999 г.). «Структура углеродных волокон, обнаруженных на анодах угольной дуги». Карбон . 37 (11): 1873–1874. дои : 10.1016/S0008-6223(99)00199-2.
176. Пропал без вести (1982). "Отсутствующий". Известия Академии наук СССР Металлы [ Известия Академии наук СССР. Металлы ] (на русском языке). 3 : 12–17.^{[ нужна полная цитата ]}
177. US 4663230, Tennent HG, «Углеродные фибриллы, способ их получения и композиции, их содержащие», выдан 5 мая 1987 г. 
178. Кречмер В., Лэмб Л.Д., Фостиропулос К.Х., Хаффман Д.Р. (1990). «Твердый C60: новая форма углерода». Природа . 347 (6291): 354–358. Бибкод : 1990Natur.347..354K. дои : 10.1038/347354a0. S2CID  4359360.
179. Кокарнесваран М., Сельварадж П., Ашокан Т., Перумал С., Селлаппан П., Муруган К.Д. и др. (ноябрь 2020 г.). «Открытие углеродных нанотрубок в керамике шестого века до нашей эры из Килади, Индия». Научные отчеты . 10 (1): 19786. Бибкод : 2020NatSR..1019786K. doi : 10.1038/s41598-020-76720-z. ПМЦ 7666134 . ПМИД  33188244. 

Внешние ссылки

• Наноуглерод: от графена до бакиболлов. Интерактивные 3D-модели циклогексана, бензола, графена, графита, хиральных и нехиральных нанотрубок и бакиболлов C60 — WeCanFigureThisOut.org.
• C60 и углеродные нанотрубки: короткое видео, объясняющее, как можно сделать нанотрубки из листов модифицированного графита, а также три различных типа нанотрубок, которые образуются.
• Учебный модуль по зонной структуре углеродных нанотрубок и нанолент
• Подборка бесплатных статей об углеродных нанотрубках.
• Демонстрационный проект WOLFRAM: Электронная зонная структура одностенной углеродной нанотрубки методом зонного сворачивания
• Демонстрационный проект WOLFRAM: электронная структура одностенной углеродной нанотрубки в представлении Ванье с сильной связью