Углеродная нанотрубка

Аллотропы углерода с цилиндрической наноструктурой

Изображение однослойной углеродной нанотрубки, полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

Вращающаяся однослойная зигзагообразная углеродная нанотрубка

Углеродная нанотрубка ( УНТ ) — это трубка из углерода с диаметром в нанометровом диапазоне ( наномасштаб ). Они являются одним из аллотропов углерода . Различают два широких класса углеродных нанотрубок:

• Однослойные углеродные нанотрубки ( SWCNT ) имеют диаметр около 0,5–2,0 нанометров , что примерно в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса. Их можно представить как вырезки из двумерного листа графена , свернутого в полый цилиндр.
• Многослойные углеродные нанотрубки ( MWCNT ) состоят из вложенных однослойных углеродных нанотрубок в вложенной структуре трубка в трубке. Двуслойные и трехслойные углеродные нанотрубки являются частными случаями MWCNT.

Углеродные нанотрубки могут проявлять замечательные свойства, такие как исключительная прочность на разрыв и теплопроводность из-за их наноструктуры и прочности связей между атомами углерода. Некоторые структуры SWCNT демонстрируют высокую электропроводность, в то время как другие являются полупроводниками . Кроме того, углеродные нанотрубки могут быть химически модифицированы. Ожидается, что эти свойства будут ценными во многих областях технологии, таких как электроника , оптика , композитные материалы (заменяющие или дополняющие углеродные волокна ), нанотехнологии (включая наномедицину) и другие приложения материаловедения .

Предсказанные свойства SWCNT были заманчивыми, но путь к их синтезу отсутствовал до 1993 года, когда Иидзима и Ичихаши из NEC , а также Бетьюн и другие из IBM независимо друг от друга обнаружили, что совместное испарение углерода и переходных металлов, таких как железо и кобальт, может специфически катализировать образование SWCNT. Эти открытия дали толчок исследованиям, которые преуспели в значительном повышении эффективности каталитической технологии производства, и привели к взрыву работы по характеристике и поиску приложений для SWCNT.

Структура SWCNT

Основные детали

«Разрезанное и развернутое» изображение углеродной нанотрубки в виде полоски молекулы графена, наложенное на диаграмму полной молекулы (слабый фон). Стрелка показывает зазор A2 , где атом A1 на одном краю полоски поместился бы на противоположном краю, поскольку полоска свернута

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

Структура идеальной (бесконечно длинной) однослойной углеродной нанотрубки представляет собой правильную гексагональную решетку, нарисованную на бесконечной цилиндрической поверхности, вершинами которой являются положения атомов углерода. Поскольку длина связей углерод-углерод довольно фиксирована, существуют ограничения на диаметр цилиндра и расположение атомов на нем. ^[1]

При изучении нанотрубок зигзагообразный путь на графеноподобной решетке определяется как путь , который поворачивается на 60 градусов, чередуясь влево и вправо, после прохождения каждой связи. Также принято определять путь кресла как путь, который делает два поворота влево по 60 градусов, за которыми следуют два поворота вправо каждые четыре шага. На некоторых углеродных нанотрубках есть замкнутый зигзагообразный путь, который идет вокруг трубки. Говорят, что трубка имеет зигзагообразный тип или конфигурацию, или просто является зигзагообразной нанотрубкой . Если трубка вместо этого окружена замкнутым путем кресла, говорят, что она имеет тип кресла или нанотрубку кресла . Бесконечная нанотрубка одного типа состоит полностью из замкнутых путей этого типа, соединенных друг с другом.

Конфигурации зигзага и кресла — не единственные структуры, которые может иметь однослойная нанотрубка. Чтобы описать структуру общей бесконечно длинной трубки, следует представить, что она разрезана разрезом, параллельным ее оси, который проходит через некоторый атом A , а затем развернута на плоскости так, что ее атомы и связи совпадают с атомами и связями воображаемого листа графена — точнее, с бесконечно длинной полосой этого листа. Две половины атома A окажутся на противоположных краях полосы, над двумя атомами A1 и A2 графена. Линия от A1 до A2 будет соответствовать окружности цилиндра, прошедшего через атом A , и будет перпендикулярна краям полосы. В решетке графена атомы можно разделить на два класса в зависимости от направлений 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 , которые соответствуют одному и тому же атому A на цилиндре, должны быть в одном классе. Из этого следует, что окружность трубки и угол полоски не являются произвольными, поскольку они ограничены длинами и направлениями линий, соединяющих пары атомов графена в одном классе.

Пусть u и v — два линейно независимых вектора, которые соединяют атом графена A1 с двумя его ближайшими атомами с одинаковыми направлениями связей. То есть, если пронумеровать последовательные атомы углерода вокруг ячейки графена с C1 по C6, то u может быть вектором от C1 до C3, а v — вектором от C1 до C5. Тогда для любого другого атома A2 с тем же классом, что и A1 , вектор от A1 до A2 можно записать в виде линейной комбинации n u + m v , где n и m — целые числа. И наоборот, каждая пара целых чисел ( n , m ) определяет возможное положение для A2 . ^[1] При заданных n и m можно обратить эту теоретическую операцию, нарисовав вектор w на решетке графена, разрезав полоску последнего вдоль линий, перпендикулярных w, через его конечные точки A1 и A2 и свернув полоску в цилиндр так, чтобы совместить эти две точки. Если эту конструкцию применить к паре ( k ,0), то получится зигзагообразная нанотрубка с замкнутыми зигзагообразными путями из 2 k атомов. Если ее применить к паре ( k , k ), то получится трубка-кресло с замкнутыми кресельными путями из 4 k атомов.

Типы

Структура нанотрубки не изменится, если полоску повернуть на 60 градусов по часовой стрелке вокруг A1 перед применением гипотетической реконструкции выше. Такой поворот изменяет соответствующую пару ( n , m ) на пару (−2 m , n + m ). Из этого следует, что многие возможные положения A2 относительно A1 — то есть многие пары ( 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. Этих избыточностей 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, которая называется типом трубки . Наоборот, для каждого типа существует гипотетическая нанотрубка. Фактически, две нанотрубки имеют один и тот же тип тогда и только тогда, когда одну из них можно концептуально повернуть и переместить так, чтобы она точно соответствовала другой. Вместо типа ( n , m ) структуру углеродной нанотрубки можно задать, указав длину вектора w (то есть окружность нанотрубки), а угол α между направлениями u и w может варьироваться от 0 (включительно) до 60 градусов по часовой стрелке (исключительно). Если диаграмма нарисована с горизонтальной осью u , то последнее представляет собой наклон полосы от вертикали.

Хиральность и зеркальная симметрия

Нанотрубка хиральна , если она имеет тип ( n , m ), причем m > 0 и m ≠ n ; тогда ее энантиомер (зеркальное изображение) имеет тип ( m , n ), который отличается от ( n , m ). Эта операция соответствует зеркальному отображению развернутой полосы относительно линии L, проходящей через A1 , которая составляет угол 30 градусов по часовой стрелке с направлением вектора u (то есть с направлением вектора u + v ). Единственными типами нанотрубок, которые являются ахиральными, являются трубки «зигзаг» ( k ,0) и трубки «кресло» ( k , k ). Если два энантиомера рассматриваются как одна и та же структура, то можно рассматривать только типы ( n , m ) с 0 ≤ m ≤ n и n > 0. Тогда угол α между u и w , который может находиться в диапазоне от 0 до 30 градусов (включая оба), называется «хиральным углом» нанотрубки.

Окружность и диаметр

Из 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 . Диаметр трубки тогда равен , то есть ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle c/\pi }$

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

также в пикометрах. (Эти формулы являются лишь приблизительными, особенно для малых n и m , где 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 соотношением:

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

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, если заданы c и α , можно получить тип ( n , m ) по формулам:

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

которые должны быть оценены как целые числа.

Физические ограничения

Самые узкие примеры

Типы трубок, которые «вырождаются» из-за своей слишком узкой ширины

Если n и m слишком малы, то 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 «зигзаг»), будет просто цепочкой углеродов. Это реальная молекула, карбин ; которая имеет некоторые характеристики нанотрубок (такие как орбитальная гибридизация, высокая прочность на разрыв и т. д.), — но не имеет полого пространства и может быть не получена в виде конденсированной фазы. Пара (2,0) теоретически дала бы цепочку слитых 4-циклов; а (1,1), предельная структура «кресло», дала бы цепочку двусвязных 4-колец. Эти структуры могут быть нереализуемы.

Самой тонкой углеродной нанотрубкой является структура armchair с типом (2,2), которая имеет диаметр 0,3 нм. Эта нанотрубка была выращена внутри многослойной углеродной нанотрубки. Определение типа углеродной нанотрубки было сделано с помощью комбинации просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM), спектроскопии Рамана и расчетов теории функционала плотности (DFT). ^[2]

Самая тонкая отдельно стоящая однослойная углеродная нанотрубка имеет диаметр около 0,43 нм. ^[3] Исследователи предположили, что это может быть либо (5,1), либо (4,2) SWCNT, но точный тип углеродной нанотрубки остается под вопросом. ^{[4] Углеродные нанотрубки (3,3), (4,3) и (5,1) (все диаметром около 0,4 нм) были однозначно идентифицированы с помощью} высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии с коррекцией аберраций внутри двухслойных УНТ. ^[5]

Длина

Циклопарафенилен

Наблюдение за самыми длинными углеродными нанотрубками, выращенными до сих пор, длиной около 0,5 метра (550 мм), было сообщено в 2013 году. ^[6] Эти нанотрубки были выращены на кремниевых подложках с использованием усовершенствованного метода химического осаждения из паровой фазы (CVD) и представляют собой электрически однородные массивы однослойных углеродных нанотрубок. ^[7]

Самой короткой углеродной нанотрубкой можно считать органическое соединение циклопарафенилен , которое было синтезировано в 2008 году Рамешем Джасти . ^[8] С тех пор были синтезированы и другие углеродные нанотрубки с малыми молекулами. ^[9]

Плотность

Самая высокая плотность УНТ была достигнута в 2013 году, выращенных на проводящей поверхности меди , покрытой титаном , которая была покрыта сокатализаторами кобальтом и молибденом при более низких, чем типичные температуры 450 °C. Трубки имели среднюю высоту 380 нм и массовую плотность 1,6 г см ⁻³ . Материал показал омическую проводимость (наименьшее сопротивление ~22 кОм). ^{[10] [11]}

Варианты

В научной литературе нет единого мнения по поводу некоторых терминов, описывающих углеродные нанотрубки: как «-стенка», так и «-стенный» используются в сочетании с «одинарный», «двойной», «тройной» или «многослойный», а буква C часто опускается в аббревиатуре, например, многостенная углеродная нанотрубка (MWNT). Международная организация по стандартизации использует в своих документах термины «одностенный» или «многостенный».

Многостенный

Углеродная нанотрубка для кресла с тройными стенками

Многослойные нанотрубки (MWNT) состоят из нескольких скрученных слоев (концентрических трубок) графена. Существуют две модели, которые можно использовать для описания структур многослойных нанотрубок. В модели «матрешка» листы графита расположены в концентрических цилиндрах, например, (0,8) однослойная нанотрубка (SWNT) внутри более крупной (0,17) однослойной нанотрубки. В модели «пергамент» один лист графита скручен вокруг себя, напоминая свиток пергамента или скрученную газету. Расстояние между слоями в многослойных нанотрубках близко к расстоянию между слоями графена в графите, приблизительно 3,4 Å. Структура «матрешка» наблюдается чаще. Ее отдельные оболочки можно описать как SWNT, которые могут быть металлическими или полупроводниковыми. ^{[12] [13]} Из-за статистической вероятности и ограничений на относительные диаметры отдельных трубок, одна из оболочек, а следовательно, и вся многостенная углеродная нанотрубка, обычно представляет собой металл с нулевым зазором. ^[14]

Двустенные углеродные нанотрубки (DWNT) образуют особый класс нанотрубок, поскольку их морфология и свойства аналогичны таковым у SWNT, но они более устойчивы к воздействию химикатов. ^[15] Это особенно важно, когда необходимо привить химические функции к поверхности нанотрубок ( функционализация ), чтобы добавить свойства к CNT. Ковалентная функционализация SWNT разорвет некоторые двойные связи C=C , оставив «дырки» в структуре нанотрубки и, таким образом, изменив как ее механические, так и электрические свойства. В случае DWNT модифицируется только внешняя стенка. Синтез DWNT в граммовом масштабе методом CCVD был впервые предложен в 2003 году ^[16] путем селективного восстановления растворов оксидов в метане и водороде.

Телескопическая подвижность внутренних оболочек ^[17] и их уникальные механические свойства ^[18] позволят использовать многослойные нанотрубки в качестве основных подвижных рычагов в будущих наномеханических устройствах. ^{[ предположение? ]} Сила втягивания, возникающая при телескопическом движении, вызвана взаимодействием Леннарда-Джонса между оболочками, и ее значение составляет около 1,5 нН. ^[19]

Соединения и сшивание

Изображение соединения углеродных нанотрубок, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа

Соединения между двумя или более нанотрубками широко обсуждались теоретически. ^{[20] [21]} Такие соединения довольно часто наблюдаются в образцах, полученных с помощью дугового разряда , а также химического осаждения из паровой фазы . Электронные свойства таких соединений впервые были рассмотрены теоретически Ламбином и др. ^[22], которые указали, что соединение между металлической трубкой и полупроводниковой будет представлять собой наномасштабный гетеропереход. Поэтому такое соединение может образовывать компонент электронной схемы на основе нанотрубок. На соседнем изображении показано соединение между двумя многослойными нанотрубками.

Соединения между нанотрубками и графеном были рассмотрены теоретически ^[23] и изучены экспериментально. ^[24] Соединения нанотрубка-графен образуют основу столбчатого графена , в котором параллельные листы графена разделены короткими нанотрубками. ^[25] Столбчатый графен представляет собой класс трехмерных архитектур углеродных нанотрубок.

3D углеродные каркасы

Недавно несколько исследований высветили 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, инициируемой радикалами, для изготовления макроскопических, отдельно стоящих, пористых полностью углеродных каркасов с использованием одно- и многослойных углеродных нанотрубок в качестве строительных блоков. ^[26] Эти каркасы обладают макро-, микро- и наноструктурированными порами, а пористость может быть адаптирована для конкретных применений. Эти трехмерные полностью углеродные каркасы/архитектуры могут быть использованы для изготовления следующего поколения накопителей энергии, суперконденсаторов, полевых транзисторов, высокопроизводительного катализа, фотоэлектрических и биомедицинских устройств, имплантатов и датчиков. ^{[27] [28]}

Другие морфологии

Стабильная структура нанопочки

Углеродные нанопочки — это недавно созданный материал, объединяющий два ранее открытых аллотропа углерода: углеродные нанотрубки и фуллерены . В этом новом материале фуллереноподобные «почки» ковалентно связаны с внешними боковыми стенками лежащей в основе углеродной нанотрубки. Этот гибридный материал обладает полезными свойствами как фуллеренов, так и углеродных нанотрубок. В частности, было обнаружено, что они являются исключительно хорошими излучателями поля . ^[29] В композитных материалах присоединенные молекулы фуллерена могут функционировать как молекулярные якоря, предотвращая скольжение нанотрубок, тем самым улучшая механические свойства композита.

Углеродный горох [ ^{30] [31]} — это новый гибридный углеродный материал, который захватывает фуллерен внутри углеродной нанотрубки. Он может обладать интересными магнитными свойствами при нагревании и облучении. Он также может применяться в качестве осциллятора во время теоретических исследований и предсказаний. ^{[32] [33]}

В теории нанотор представляет собой углеродную нанотрубку, согнутую в тор (форму пончика). Предсказано, что нанотор будет иметь множество уникальных свойств, таких как магнитные моменты в 1000 раз больше, чем ожидалось ранее для определенных радиусов. ^[34] Такие свойства, как магнитный момент , термическая стабильность и т. д., сильно различаются в зависимости от радиуса тора и радиуса трубки. ^{[34] [35]}

Графенированные углеродные нанотрубки являются относительно новым гибридом, который объединяет графитовые листочки, выращенные вдоль боковых стенок многослойных или бамбуковых УНТ. Плотность листочков может меняться в зависимости от условий осаждения (например, температуры и времени), при этом их структура варьируется от нескольких слоев графена (< 10) до более толстых, более графитоподобных . ^[36] Фундаментальным преимуществом интегрированной структуры графен -УНТ является трехмерный каркас с большой площадью поверхности УНТ в сочетании с высокой плотностью краев графена. Нанесение высокой плотности графеновых листочков вдоль длины выровненных УНТ может значительно увеличить общую зарядную емкость на единицу номинальной площади по сравнению с другими углеродными наноструктурами. ^[37]

Углеродные нанотрубки с чашечками (CSCNT) отличаются от других квазиодномерных углеродных структур, которые обычно ведут себя как квазиметаллические проводники электронов. CSCNT демонстрируют полупроводниковое поведение из-за микроструктуры укладки графеновых слоев. ^[38]

Характеристики

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

Механический

Изображение пучков углеродных нанотрубок, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа

Углеродные нанотрубки являются самыми прочными и жесткими материалами, когда-либо обнаруженными с точки зрения предела прочности на разрыв и модуля упругости . Эта прочность является результатом ковалентных связей sp2, ^{образованных} между отдельными атомами углерода. В 2000 году многослойная углеродная нанотрубка была испытана на прочность на разрыв 63 ГПа (9 100 000 фунтов на квадратный дюйм). ^[39] (Для иллюстрации, это означает способность выдерживать натяжение веса, эквивалентного 6 422 килограмм-силе (62 980 Н; 14 160 фунтов-сил) на кабеле с поперечным сечением 1 мм2 ⁽ 0,0016 кв. дюйма)). Дальнейшие исследования, такие как проведенное 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. ^[40] Поскольку углеродные нанотрубки имеют низкую плотность для твердого тела от 1,3 до 1,4 г/см3 ^, [ ^41] их удельная прочность до 48 000 кН·м/кг является лучшей из известных материалов по сравнению с высокоуглеродистой сталью, которая составляет 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 многослойных углеродных нанотрубок и пучков углеродных нанотрубок до нескольких ГПа. ^[42] Это ограничение было недавно устранено путем применения высокоэнергетического электронного облучения, которое сшивает внутренние оболочки и трубки и эффективно увеличивает прочность этих материалов до ≈60 ГПа для многослойных углеродных нанотрубок ^[40] и ≈17 ГПа для пучков двухслойных углеродных нанотрубок. ^[42] УНТ не так прочны при сжатии. Из-за своей полой структуры и высокого соотношения сторон они имеют тенденцию подвергаться короблению , когда подвергаются сжимающему, крутильному или изгибающему напряжению. ^[43]

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

В 2020 году сообщалось, что полимерные нанокомпозиты, наполненные УНТ, с загрузкой 4 % по весу и 6% по весу 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. ^[44]

Электрические

Зонные структуры, рассчитанные с использованием приближения сильной связи для (6,0) УНТ (зигзагообразных, металлических), (10,2) УНТ (полупроводниковых) и (10,10) УНТ (креслообразных, металлических)

В отличие от графена, который является двумерным полуметаллом , углеродные нанотрубки являются либо металлическими ^[45] , либо полупроводниковыми вдоль трубчатой ​​оси. Для заданной ( n , m ) нанотрубки, если n = m , нанотрубка является металлической; если n − m кратно 3 и n ≠ m, то нанотрубка является квазиметаллической с очень малой шириной запрещенной зоны, в противном случае нанотрубка является умеренным полупроводником . ^[46] Таким образом, все креслообразные ( n = m ) нанотрубки являются металлическими, а нанотрубки (6,4), (9,1) и т. д. являются полупроводниковыми. ^[47] Углеродные нанотрубки не являются полуметаллическими, поскольку вырожденная точка (точка, где π [связывающая] полоса встречается с π* [разрыхляющей] полосой, в которой энергия стремится к нулю) слегка смещена от точки K в зоне Бриллюэна из-за кривизны поверхности трубки, что вызывает гибридизацию между σ* и π* разрыхляющими полосами, изменяя дисперсию полос.

Правило относительно поведения металла против полупроводника имеет исключения, поскольку эффекты кривизны в трубках малого диаметра могут сильно влиять на электрические свойства. Таким образом, (5,0) SWCNT, которая должна быть полупроводниковой, на самом деле является металлической согласно расчетам. Аналогично, зигзагообразные и хиральные SWCNT с малым диаметром, которые должны быть металлическими, имеют конечный зазор (креслообразные нанотрубки остаются металлическими). ^​​[47] Теоретически металлические нанотрубки могут переносить плотность электрического тока 4 × 10 ⁹ А/см ² , что более чем в 1000 раз больше, чем у металлов, таких как медь , ^[48] где для медных межсоединений плотности тока ограничены 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 значительные проблемы, которые необходимо преодолеть, такие как нежелательное насыщение тока под напряжением ^[49] и гораздо более резистивные соединения нанотрубок и примеси, все из которых снижают электропроводность макроскопических нанотрубчатых проводов на порядки по сравнению с проводимостью отдельных нанотрубок.

Из-за наномасштабного поперечного сечения электроны распространяются только вдоль оси трубки. В результате углеродные нанотрубки часто называют одномерными проводниками. Максимальная электрическая проводимость однослойной углеродной нанотрубки составляет 2 G ₀ , где G ₀ = 2 e ² / h — проводимость одного баллистического квантового канала . ^[50]

Из-за роли π-электронной системы в определении электронных свойств графена , легирование в углеродных нанотрубках отличается от легирования в объемных кристаллических полупроводниках из той же группы периодической таблицы (например, кремнии). 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) легирующие добавки, 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 FeCl3 _или металлоцены с дефицитом электронов, действуют как легирующие добавки p-типа, поскольку они оттягивают π-электроны от вершины валентной зоны.

Сообщалось о внутренней сверхпроводимости ^{[51] [52] [53],} хотя другие эксперименты не нашли никаких доказательств этого, что оставило это утверждение предметом споров. ^[54]

В 2021 году Майкл Страно, профессор химической инженерии имени Карбона П. Даббса в Массачусетском технологическом институте, опубликовал результаты исследований кафедры по использованию углеродных нанотрубок для создания электрического тока. ^[55] Погружая структуры в органический растворитель, жидкость вытягивала электроны из частиц углерода. Страно сказал: «Это позволяет вам заниматься электрохимией , но без проводов», и представляет собой значительный прорыв в технологии. ^[56] Будущие приложения включают питание микро- или нанороботов, а также управление реакциями окисления спирта, которые важны в химической промышленности. ^[56]

Кристаллографические дефекты также влияют на электрические свойства трубки. Обычным результатом является пониженная проводимость через дефектную область трубки. Дефект в металлических трубках типа «кресло» (которые могут проводить электричество) может привести к тому, что окружающая область станет полупроводниковой, а отдельные моноатомные вакансии вызовут магнитные свойства. ^[57]

Оптический

Углеродные нанотрубки обладают полезными свойствами поглощения , фотолюминесценции ( флуоресценции ) и спектроскопии Рамана . Спектроскопические методы дают возможность быстрой и неразрушающей характеристики относительно больших количеств углеродных нанотрубок. Существует большой спрос на такую ​​характеристику с промышленной точки зрения: многочисленные параметры синтеза нанотрубок могут быть изменены, намеренно или ненамеренно, чтобы изменить качество нанотрубок, такие как содержание нетрубчатого углерода, структура (хиральность) полученных нанотрубок и структурные дефекты. Эти характеристики затем определяют почти все другие значимые оптические, механические и электрические свойства.

Оптические свойства углеродных нанотрубок были исследованы для использования в таких приложениях, как светодиоды ( LED ) ^{[58] [59]} и фотодетекторы ^[60] на основе одной нанотрубки были созданы в лаборатории. Их уникальной особенностью является не эффективность, которая пока относительно низкая, а узкая селективность в длине волны излучения и обнаружения света и возможность его тонкой настройки через структуру нанотрубки. Кроме того, болометры ^[61] и оптоэлектронные запоминающие устройства ^[62] были реализованы на ансамблях однослойных углеродных нанотрубок. Флуоресценция нанотрубок была исследована для целей визуализации и зондирования в биомедицинских приложениях. ^{[63] [64] [65]}

Термальный

Ожидается, что все нанотрубки будут очень хорошими проводниками тепла вдоль трубки ^{[66] [67]} , демонстрируя свойство, известное как « баллистическая проводимость », но хорошими изоляторами сбоку от оси трубки. Измерения показывают, что отдельная SWNT имеет теплопроводность при комнатной температуре вдоль своей оси около 3500 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ ; ^[68] сравните это с медью, металлом, хорошо известным своей хорошей теплопроводностью , которая пропускает 385 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ . Отдельная SWNT имеет теплопроводность при комнатной температуре сбоку от своей оси (в радиальном направлении) около 1,52 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ , ^[69] что примерно так же теплопроводно, как почва. Макроскопические сборки нанотрубок, такие как пленки или волокна, достигли до 1500 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ до сих пор. ^[70] Сети, состоящие из нанотрубок, демонстрируют различные значения теплопроводности, от уровня теплоизоляции с теплопроводностью 0,1 Вт·м ⁻¹ ·К ⁻¹ до таких высоких значений. ^[71] Это зависит от величины вклада в тепловое сопротивление системы, вызванного наличием примесей, несоосностей и других факторов. Температурная стабильность углеродных нанотрубок оценивается до 2800 °C в вакууме и около 750 °C на воздухе. ^[72]

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 структур нанотрубок. Моделирование переноса фононов показывает, что дефекты замещения, такие как азот или бор, в первую очередь приведут к рассеянию высокочастотных оптических фононов. Однако более масштабные дефекты, такие как дефекты Стоуна-Уэйлса, вызывают рассеяние фононов в широком диапазоне частот, что приводит к большему снижению теплопроводности. ^[73]

Синтез

Были разработаны методы для производства нанотрубок в значительных количествах, включая дуговой разряд, лазерную абляцию, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и диспропорционирование оксида углерода под высоким давлением (HiPCO). Среди них дуговой разряд, лазерная абляция являются процессами партия за партией, химическое осаждение из паровой фазы может использоваться как для партий за партией, так и для непрерывных процессов, ^{[74] [75]} а HiPCO является непрерывным процессом в газовой фазе. ^[76] Большинство этих процессов происходят в вакууме или с технологическими газами. Метод роста CVD популярен, так как он дает большое количество и имеет степень контроля над диаметром, длиной и морфологией. Используя катализаторы в виде частиц, этими методами можно синтезировать большие количества нанотрубок, и индустриализация идет полным ходом, с несколькими заводами по производству УНТ и волокон УНТ по всему миру. Одной из проблем процессов CVD является высокая изменчивость характеристик нанотрубок ^[77] Достижения процесса HiPCO в катализе и непрерывном росте делают УНТ более коммерчески жизнеспособными. ^[78] Процесс HiPCO помогает производить высокочистые однослойные углеродные нанотрубки в большем количестве. Реактор HiPCO работает при высокой температуре 900-1100 °C и высоком давлении ~30-50 бар. ^[79] Он использует оксид углерода в качестве источника углерода и пентакарбонил железа или тетракарбонил никеля в качестве катализатора. Эти катализаторы обеспечивают центр зародышеобразования для роста нанотрубок, ^[76] в то время как более дешевые катализаторы на основе железа, такие как ферроцен, могут использоваться для процесса CVD.

Вертикально выровненные массивы углеродных нанотрубок также выращиваются методом термического химического осаждения из паровой фазы. Подложка (кварц, кремний, нержавеющая сталь, углеродные волокна и т. д.) покрывается слоем каталитического металла (Fe, Co, Ni). Обычно этот слой представляет собой железо и наносится путем распыления до толщины 1–5 нм. На подложку часто сначала наносится подслой оксида алюминия толщиной 10–50 нм. Это обеспечивает контролируемое смачивание и хорошие свойства интерфейса. Когда подложка нагревается до температуры роста (~600–850 °C), сплошная пленка железа распадается на небольшие островки, и каждый островок затем зарождает углеродную нанотрубку. Толщина распыления контролирует размер островка, а это, в свою очередь, определяет диаметр нанотрубки. Более тонкие слои железа уменьшают диаметр островков и уменьшают диаметр выращиваемых нанотрубок. Время, в течение которого металлический островок может находиться при температуре роста, ограничено, поскольку они подвижны и могут объединяться в более крупные (но меньшее количество) островки. Отжиг при температуре роста снижает плотность центров (количество УНТ/мм2 ⁾ при одновременном увеличении диаметра катализатора.

В приготовленных углеродных нанотрубках всегда присутствуют примеси, такие как другие формы углерода (аморфный углерод, фуллерен и т. д.) и неуглеродистые примеси (металл, используемый в качестве катализатора). ^{[80] [81]} Эти примеси необходимо удалить, чтобы использовать углеродные нанотрубки в приложениях. ^[82]

Очищение

Синтезированные углеродные нанотрубки обычно содержат примеси и, что наиболее важно, различные хиральности углеродных нанотрубок. Поэтому было разработано несколько методов их очистки, включая полимерную вспомогательную ^{[83] [84] [85]} ультрацентрифугирование в градиенте плотности (DGU), ^{[86] [87]} хроматографию ^{[88] [89] [90]} и двухфазную водную экстракцию (ATPE). ^{[91] [92] [93] [94]} Эти методы были рассмотрены в нескольких статьях. ^{[95] [96] [97]}

Некоторые полимеры селективно диспергируют или обволакивают УНТ определенной хиральности, металлического характера или диаметра. Например, поли(фениленвинилены) диспергируют УНТ определенного диаметра (0,75–0,84 нм), а полифлуорены высокоселективны для полупроводниковых УНТ. В основном это включает два этапа: ультразвуковую обработку смеси (УНТ и полимеров в растворителе), центрифугирование и надосадочную жидкость — желаемые УНТ.

Ультрацентрифугирование в градиенте плотности — это метод, основанный на разнице плотности УНТ, так что различные компоненты наслаиваются в центрифужных пробирках под действием центробежной силы. Методы, основанные на хроматографии, включают эксклюзионную хроматографию (SEC), ионообменную хроматографию (IEX) и гель-хроматографию. Для SEC УНТ разделяются из-за разницы в размерах с использованием неподвижной фазы с различным размером пор. Что касается IEX, разделение достигается на основе их дифференциальной адсорбции и десорбции на химически функционализированных смолах, упакованных в колонку IEX, поэтому важно понимать взаимодействие между смесями УНТ и смолами. Сообщается, что первый IEX разделяет ДНК-ОУНТ. ^[98] Гель-хроматография основана на разделении УНТ между неподвижной и подвижной фазами, и было обнаружено, что полупроводниковые УНТ сильнее притягиваются гелем, чем металлические УНТ. ^{[99] [100]} Хотя она и показывает потенциал, ее текущее применение ограничивается разделением полупроводниковых (n,m) видов.

ATPE использует два водорастворимых полимера, таких как полиэтиленгликоль (ПЭГ) и декстран . При смешивании спонтанно образуются две несмешивающиеся водные фазы, и каждая из двух фаз проявляет различное сродство к УНТ. Разделение зависит от разницы энергий сольватации между двумя аналогичными фазами микромасштабных объемов. Изменяя систему разделения или температуры и добавляя сильные окислители, восстановители или соли, можно регулировать разделение видов УНТ в две фазы.

Несмотря на достигнутый прогресс в разделении и очистке УНТ, остается много проблем, таких как выращивание УНТ с контролируемой хиральностью, чтобы не требовалась дополнительная очистка, или крупномасштабная очистка.

Преимущества монохиральных УНТ

Монохиральные УНТ имеют преимущество в том, что они содержат меньше или вообще не содержат примесей, четко определенные неперегруженные оптические спектры. Это позволяет создавать, например, биосенсоры на основе УНТ с более высокой чувствительностью и селективностью. ^[101] Например, монохиральные ОУНТ необходимы для мультиплексных и ратиометрических схем зондирования, ^{[102] [103]} повышенной чувствительности ^[104] биосовместимости . [ ^105]

Функционализация

Известно, что УНТ имеют слабую диспергируемость во многих растворителях, таких как вода, вследствие сильных межмолекулярных p–p взаимодействий. Это затрудняет перерабатываемость УНТ в промышленных приложениях. Для решения этой проблемы были разработаны различные методы модификации поверхности УНТ с целью повышения их стабильности и растворимости в воде. Это улучшает обработку и манипулирование 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 с помощью сильных кислот (например, серной кислоты , азотной кислоты или их смеси) для того, чтобы закрепить карбоксильные группы на поверхности УНТ в качестве конечного 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 арильные пероксиды, замещенные анилины и соли диазония.

Свободнорадикальная прививка макромолекул (в качестве функциональной группы) на поверхность УНТ может улучшить растворимость УНТ по сравнению с обычными кислотными обработками, которые включают присоединение небольших молекул, таких как гидроксил, к поверхности УНТ. Растворимость УНТ может быть значительно улучшена с помощью свободнорадикальной прививки, поскольку большие функциональные молекулы облегчают дисперсию УНТ в различных растворителях даже при низкой степени функционализации. Недавно был разработан инновационный экологически чистый подход для ковалентной функционализации многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) с использованием бутонов гвоздики. Этот подход является инновационным и экологичным, поскольку он не использует токсичные и опасные кислоты, которые обычно используются в обычных процедурах функционализации углеродных наноматериалов. MWCNT функционализируются в одном сосуде с использованием реакции свободнорадикальной прививки. Затем функционализированные гвоздикой MWCNT диспергируются в воде, образуя высокостабильную водную суспензию многослойных углеродных нанотрубок (нанофлюиды). ^[106]

Моделирование

Микроструктуры с агломерационными областями, смоделированные на компьютере

Углеродные нанотрубки моделируются аналогично традиционным композитам, в которых фаза армирования окружена матричной фазой. Распространены идеальные модели, такие как цилиндрические, гексагональные и квадратные модели. Размер микромеханической модели в значительной степени зависит от изучаемых механических свойств. Концепция элемента представительного 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 свойство лучше, чем альтернативы. Хотя реализация идеальной модели является вычислительно эффективной, она не отображает микроструктурные особенности, наблюдаемые в сканирующей электронной микроскопии реальных нанокомпозитов. Для включения реалистичного моделирования также создаются компьютерные модели для включения изменчивости, такой как волнистость, ориентация и агломерация многослойных или однослойных углеродных нанотрубок. ^[107]

Метрология

Существует множество метрологических стандартов и справочных материалов для углеродных нанотрубок. ^[108]

Для одностенных углеродных нанотрубок ISO /TS 10868 описывает метод измерения диаметра, чистоты и фракции металлических нанотрубок с помощью оптической абсорбционной спектроскопии , ^[109] в то время как ISO/TS 10797 и ISO/TS 10798 устанавливают методы для характеристики морфологии и элементного состава одностенных углеродных нанотрубок с использованием просвечивающей электронной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии соответственно в сочетании с энергодисперсионным рентгеновским спектрометрическим анализом. ^{[110] [111]}

NIST SRM 2483 представляет собой сажу из однослойных углеродных нанотрубок, используемых в качестве эталонного материала для элементного анализа , и был охарактеризован с помощью термогравиметрического анализа , анализа мгновенной гамма-активации, анализа активации индуцированных нейтронов , масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой , резонансного комбинационного рассеяния , флуоресцентной спектроскопии в УФ-видимой-ближней инфракрасной области и абсорбционной спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. ^{[112] [113]} Канадский национальный исследовательский совет также предлагает сертифицированный эталонный материал SWCNT-1 для элементного анализа с использованием нейтронного активационного анализа и масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. ^{[108] [114]} NIST RM 8281 представляет собой смесь трех длин однослойных углеродных нанотрубок. ^{[112] [115]}

Для многослойных углеродных нанотрубок ISO/TR 10929 определяет основные свойства и содержание примесей, ^[116] в то время как ISO/TS 11888 описывает морфологию с использованием сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, вискозиметрии и анализа рассеяния света . ^[117] ISO/TS 10798 также действителен для многослойных углеродных нанотрубок. ^[111]

Химическая модификация

Углеродные нанотрубки могут быть функционализированы для достижения желаемых свойств, которые могут быть использованы в самых разных приложениях. ^[118] Два основных метода функционализации углеродных нанотрубок — ковалентная и нековалентная модификации. Из-за своей явной гидрофобной природы ^[119] углеродные нанотрубки имеют тенденцию к агломерации, что затрудняет их дисперсию в растворителях или вязких полимерных расплавах. Получающиеся пучки или агрегаты нанотрубок снижают механические характеристики конечного композита. Поверхность углеродных нанотрубок может быть модифицирована для снижения гидрофобности и улучшения межфазной адгезии к объемному полимеру посредством химического присоединения. ^[120]

Поверхность углеродных нанотрубок может быть химически модифицирована путем покрытия наночастиц шпинели методом гидротермального синтеза ^[121] и может быть использована для окисления воды. ^[122]

Кроме того, поверхность углеродных нанотрубок может быть фторирована или галогенфторирована путем нагревания при контакте с фторорганическим веществом, в результате чего образуются частично фторированные углероды (так называемые материалы Fluocar) с привитой (гало)фторалкильной функциональностью. ^{[123] [124]}

Приложения

Нанолента

Углеродные нанотрубки в настоящее время используются в многочисленных промышленных и потребительских приложениях. К ним относятся компоненты аккумуляторов, полимерные композиты, для улучшения механических, термических и электрических свойств объемного продукта, а также в качестве высокопоглощающей черной краски. Многие другие приложения находятся в стадии разработки, включая полевые транзисторы для электроники, высокопрочные ткани, биосенсоры для биомедицинских и сельскохозяйственных приложений и многое другое.

Биосенсорика

SWCNT имеют наномасштабные размеры, которые соответствуют размеру биологических видов. Благодаря этой совместимости размеров и большому соотношению поверхности к объему они чувствительны к изменениям в своей химической среде. ^{[125] [126]} Благодаря ковалентной и нековалентной поверхностной функционализации SWCNT могут быть точно адаптированы для селективных молекулярных взаимодействий с целевым аналитом. ^[101] SWCNT представляет собой трансдукционную единицу, которая преобразует взаимодействие в изменение сигнала (оптического или электрического). Благодаря постоянному прогрессу в разработке стратегий обнаружения существуют многочисленные примеры использования SWCNT в качестве высокочувствительных наносенсоров (даже вплоть до уровня одной молекулы ^{[127] [128] [129]} ) для различных важных биомолекул. Примерами служат обнаружение активных форм кислорода и азота, ^{[130] [131] [132] [133]} нейротрансмиттеров, ^{[129] [134] [135] [136] [104]} других малых молекул, ^{[137] [138] [139]} липидов, ^{[140] [141]} белков, ^{[142] [143]} сахаров, ^{[144] [145]} ДНК/РНК, ^{[146] [147]} ферментов ^{[148] [149]} , а также бактерий. ^[150]

Потенциальные будущие приложения включают биомедицинские и экологические приложения, такие как мониторинг здоровья растений в сельском хозяйстве, ^{[130] [131] [151]} управление процессом зазора в биореакторах, исследование/диагностика нейронной связи ^[152] и многочисленные заболевания, такие как нарушения коагуляции, ^[153] диабет, ^{[145] [154]} рак, ^[155] микробные и вирусные инфекции, ^{[150] [156]} тестирование эффективности фармацевтических препаратов ^[157] или мониторинг инфекций с использованием интеллектуальных имплантатов. В промышленности SWCNT уже используются в качестве датчиков для обнаружения газов и запахов в виде электронного носа ^[158] или в скрининге ферментов. ^[159]

Оптические биосенсоры с SWCNT. Функционализация SWCNT с (био)полимерами приводит к наносенсорам для различных молекул. Взаимодействие с этими молекулами влияет на флуоресценцию SWCNT в ближнем ИК-диапазоне.

Изменение сигнала проявляется в увеличении или уменьшении тока (электрическое) ^[126] или в изменении интенсивности или длины волны флуоресцентного излучения (оптическое). ^[101] В зависимости от типа применения может быть выгодной как электрическая, так и оптическая передача сигнала. ^[160] Для чувствительного измерения электронных изменений часто используются полевые транзисторы (FET), в которых измеряется поток зарядов внутри SWCNT. Структуры FET позволяют легко интегрировать их на кристалле и могут быть распараллелены для одновременного обнаружения нескольких целевых аналитов. ^[139] Однако такие датчики более инвазивны для приложений in vivo, поскольку все устройство должно быть вставлено в тело. Оптическое обнаружение с помощью полупроводниковых SWCNT основано на излучательной рекомбинации экситонов в ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне путем предварительного оптического (флуоресценция ^[161] ) или электрического возбуждения (электролюминесценция ^{[162] [163]} ). Излучение в ближнем ИК-диапазоне позволяет обнаруживать в окне биологической прозрачности, где оптические сенсорные приложения выигрывают от уменьшенного рассеяния и автофлуоресценции биологических образцов и, следовательно, высокого отношения сигнал/шум. ^[164] По сравнению с оптическими сенсорами в УФ- или видимом диапазоне глубина проникновения в биологическую ткань также увеличивается. В дополнение к преимуществу бесконтактного считывания SWCNT обладают превосходной фотостабильностью, ^[165] что позволяет использовать сенсоры в течение длительного времени. Кроме того, наноразмер SWCNT позволяет плотно покрывать поверхности, что позволяет получать химические изображения, например, процессов высвобождения клеток с высоким пространственным и временным разрешением. ^{[129] [104]} Обнаружение нескольких целевых аналитов возможно за счет пространственного расположения различных сенсоров SWCNT в массивах ^{[150] [166] [167]} или путем гиперспектрального обнаружения ^{[150] [168]} на основе монохиральных сенсоров SWCNT, которые излучают на разных длинах волн излучения. Однако для флуоресцентных приложений необходимо использовать оптические фильтры для различения возбуждения и испускания, а также детектор, чувствительный к ближнему инфракрасному излучению. Стандартные кремниевые детекторы также можно использовать, если используются монохиральные SWCNT (извлекаемые специальными процессами очистки), испускающие свет ближе к видимому диапазону (800–900 нм). ^{[104] [169]} Чтобы избежать восприимчивости оптических датчиков к флуктуирующему окружающему свету, можно использовать внутренние эталоны, такие как SWCNT, которые модифицированы так, чтобы быть невосприимчивыми или стабильными излучателями ближнего инфракрасного излучения ^{[150] [170]} . Альтернативой является измерение времени жизни флуоресценции ^[171]вместо интенсивности флуоресценции. В целом, SWCNTs, следовательно, имеют большой потенциал в качестве строительных блоков для различных биосенсоров. Чтобы сделать SWCNTs пригодными для биосенсоров, их поверхность должна быть модифицирована для обеспечения коллоидной стабильности и обеспечения возможности биологического распознавания. Поэтому биосенсоры и модификации поверхности (функционализация) тесно связаны. ^{[101] [172] [173]}

Другие текущие приложения

• Компания Easton-Bell Sports, Inc. сотрудничает с Zyvex Performance Materials , используя технологию CNT в ряде своих велосипедных компонентов, включая плоские и подъемные рули, шатуны, вилки, подседельные штыри, выносы руля и аэродинамические рули.
• Amroy Europe Oy производит углеродные наноэпоксидные смолы Hybtonite , в которых углеродные нанотрубки химически активируются для связывания с эпоксидной смолой , в результате чего получается композитный материал, который на 20–30 % прочнее других композитных материалов. Он использовался для ветряных турбин, морских красок и различных спортивных принадлежностей, таких как лыжи, хоккейные клюшки, бейсбольные биты, охотничьи стрелы и доски для серфинга. ^[174]
• Компания Surrey NanoSystems синтезирует углеродные нанотрубки для создания сверхпоглощающей черной краски Vantablack .
• «Gecko tape» (также называемая « нанолентой ») часто продается в продаже как двусторонняя клейкая лента . Ее можно использовать для подвешивания легких предметов, таких как картины и декоративные элементы, на гладкие стены без проделывания отверстий в стене. Массивы углеродных нанотрубок, входящие в состав синтетических щетинок, не оставляют следов после удаления и могут оставаться липкими при экстремальных температурах. ^[175]
• Наконечники для зондов атомно-силового микроскопа . ^[176]

Приложения в стадии разработки

Применение нанотрубок в разработках в академической среде и промышленности включает:

• Медицинские приборы: использование однослойных углеродных нанотрубок в медицинских приборах обеспечивает отсутствие загрязнения кожи, высокую гибкость и мягкость, что имеет решающее значение для применения в здравоохранении. ^[177]
• Носимая электроника и связь 5G/6G: электроды с одностенными углеродными нанотрубками (SWCNT) демонстрируют превосходные электрохимические свойства и гибкость. ^{[178] [179]}
• Битум и асфальт: первый в мире испытательный участок дорожного покрытия с однослойными углеродными нанотрубками (SWCNT) показал 67%-ное увеличение устойчивости к трещинам и выбоинам, что увеличило срок службы материалов. ^[180]
• Нанокомпозиты для рынков авиации, автомобилестроения и возобновляемых источников энергии: Модификация смолы всего лишь 0,02% одностенных углеродных нанотрубок (SWCNT) увеличивает электропроводность на 276% без ущерба для механических свойств армированных волокном полимеров, а также улучшает свойства изгиба и замедляет термическую деградацию. ^[181]
• Аддитивное производство: одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) смешиваются с подходящим печатным носителем или используются в качестве наполнителя в процессе печати, создавая сложные структуры с улучшенными механическими и электрическими свойствами. ^[182]
• Использование углеродных нанотрубок в качестве материала канала полевых транзисторов на основе углеродных нанотрубок . ^[183]
• Использование углеродных нанотрубок в качестве основы для различных методов микропроизводства. ^[184]
• Рассеивание энергии в самоорганизующихся наноструктурах под действием электрического поля. ^[185]
• Использование углеродных нанотрубок для мониторинга окружающей среды благодаря их активной площади поверхности и способности поглощать газы. ^[186]
• Джек Андрака использовал углеродные нанотрубки в своем тесте на рак поджелудочной железы. Его метод тестирования выиграл премию Гордона Э. Мура на Международной научно-технической ярмарке Intel весной 2012 года. ^[187]
• Компания Boeing запатентовала использование углеродных нанотрубок для структурного мониторинга здоровья ^[188] композитов, используемых в конструкциях самолетов. Эта технология, как надеются, значительно снизит риск отказа в полете, вызванного структурной деградацией самолета.
• Zyvex Technologies также построила 54-футовое морское судно Piranha Unmanned Surface Vessel в качестве технологического демонстратора того, что возможно с использованием технологии CNT. CNT помогают улучшить структурные характеристики судна, в результате чего получается легкая 8000-фунтовая лодка, которая может перевозить полезную нагрузку 15000 фунтов на расстояние 2500 миль. ^[189]
• IMEC использует углеродные нанотрубки для пленок в полупроводниковой литографии. ^[190]
• В тканевой инженерии углеродные нанотрубки использовались в качестве каркаса для роста костей. ^[191]

Углеродные нанотрубки могут служить добавками к различным структурным материалам. Например, нанотрубки составляют крошечную часть материала(ов) в некоторых (в основном из углеродного волокна ) бейсбольных битах, клюшках для гольфа, автомобильных деталях или дамасской стали . ^{[192] [193]}

IBM ожидает, что транзисторы на основе углеродных нанотрубок будут использоваться в интегральных схемах к 2020 году. ^[194]

SWCNT, производимые OCSiAl, нашли применение в долговечных, быстро заряжаемых литий-ионных батареях ; ^[195] полиамидных автомобильных деталях для электронной покраски; ^[196] автомобильных грунтовках для экономии затрат и улучшения эстетики верхних покрытий; ^[197] ESD-полах ; ^{[198] [199]} электропроводящих облицовочных покрытиях для резервуаров и труб; ^[200] резиновых деталях с улучшенной устойчивостью к тепловому и масляному старению; ^{[201] [202]} проводящих гелькоутах для требований ATEX и инструментальных проводящих гелькоутах для повышения безопасности и эффективности; ^[203] и нагревательных волоконных покрытиях для элементов инфраструктуры. ^[204]

Потенциальные/будущие применения

Прочность и гибкость углеродных нанотрубок делают их потенциально пригодными для управления другими наноструктурами, что предполагает, что они будут играть важную роль в нанотехнологической инженерии. ^[205] Самая высокая прочность на разрыв отдельной многослойной углеродной нанотрубки, как было проверено, составила 63  ГПа . ^[39] Углеродные нанотрубки были обнаружены в дамасской стали 17-го века, что, возможно, помогает объяснить легендарную прочность мечей, сделанных из нее. ^{[206] [207]} Недавно несколько исследований подчеркнули 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, инициированной радикалами, для изготовления макроскопических, отдельно стоящих, пористых полностью углеродных каркасов с использованием однослойных и многослойных углеродных нанотрубок в качестве строительных блоков. ^[26] Эти каркасы обладают макро-, микро- и наноструктурированными порами, а пористость может быть адаптирована для конкретных приложений. Эти 3D полностью углеродные каркасы/архитектуры могут быть использованы для изготовления следующего поколения накопителей энергии, суперконденсаторов, транзисторов с полевой эмиссией, высокопроизводительного катализа, ^[208] фотоэлектрических и биомедицинских устройств и имплантатов.

УНТ являются потенциальными кандидатами на будущие материалы для отверстий и проводов в схемах VLSI наномасштаба. Устраняя проблемы с надежностью электромиграции , которые мешают сегодняшним медным соединениям , изолированные (однослойные и многослойные) УНТ могут переносить плотности тока свыше 1000 МА/см ² без повреждения электромиграцией. ^[209]

Однослойные нанотрубки являются вероятными кандидатами для миниатюризации электроники. Самым основным строительным блоком этих систем является электрический провод, а SWNT с диаметром порядка нанометра могут быть превосходными проводниками. ^{[210] [211]} Одним из полезных применений SWNT является разработка первых межмолекулярных полевых транзисторов (FET). Первый межмолекулярный логический вентиль с использованием SWCNT FET был создан в 2001 году. ^[212] Для логического вентиля требуются как p-FET, так и n-FET. Поскольку SWNT являются p-FET при воздействии кислорода и n-FET в противном случае, можно подвергнуть половину SWNT воздействию кислорода и защитить другую половину от него. Полученный SWNT действует как нелогический вентиль с p- и n-типами FET в одной и той же молекуле.

Большие количества чистых УНТ могут быть изготовлены в виде отдельно стоящего листа или пленки с помощью технологии поверхностного литья ленты (SETC), которая является масштабируемым методом изготовления гибких и складных листов с превосходными свойствами. ^{[213] [214]} Другим сообщенным форм-фактором является волокно УНТ (также известное как нить) мокрым прядением . ^[215] Волокно либо непосредственно прядется из синтезного горшка, либо прядется из предварительно изготовленных растворенных УНТ. Отдельные волокна могут быть превращены в пряжу . Помимо прочности и гибкости, основным преимуществом является создание электропроводящей пряжи . Электронные свойства отдельных волокон УНТ (т. е. пучка отдельных УНТ) регулируются 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. ^{[209] [216]}

Пряжа на основе CNT подходит для применения в энергетике и электрохимической очистке воды при покрытии ионообменной мембраной . ^[217] Кроме того, пряжа на основе CNT может заменить медь в качестве материала обмотки . Pyrhönen et al. (2015) построили двигатель с использованием обмотки CNT. ^{[218] [219]}

Безопасность и охрана здоровья

Изображение пучков многослойных углеродных нанотрубок, пронизывающих альвеолярную эпителиальную клетку , полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа .

Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) является ведущим федеральным агентством США, проводящим исследования и предоставляющим рекомендации по вопросам охраны труда и здоровья и применения наноматериалов . Ранние научные исследования показали, что наночастицы могут представлять больший риск для здоровья, чем объемные материалы, из-за относительного увеличения площади поверхности на единицу массы. Увеличение длины и диаметра УНТ коррелирует с повышенной токсичностью ^[220] и патологическими изменениями в легких. ^[221] Биологические взаимодействия нанотрубок недостаточно изучены, и эта область открыта для продолжения токсикологических исследований. Часто бывает трудно отделить сопутствующие факторы, и поскольку углерод относительно биологически инертен, часть токсичности, приписываемой углеродным нанотрубкам, может быть вызвана остаточным загрязнением металлического катализатора. В предыдущих исследованиях было достоверно продемонстрировано, что только Mitsui-7 является канцерогенным, хотя по неясным/неизвестным причинам. ^[222] В отличие от многих распространенных минеральных волокон (таких как асбест), большинство одностенных углеродных нанотрубок и многостенных углеродных нанотрубок не соответствуют критериям размера и соотношения сторон, чтобы быть классифицированными как вдыхаемые волокна. В 2013 году, учитывая, что долгосрочные эффекты для здоровья еще не были измерены, NIOSH опубликовал Current Intelligence Bulletin ^[223], в котором подробно описаны потенциальные опасности и рекомендуемые пределы воздействия для углеродных нанотрубок и волокон. ^[224] Национальный институт охраны труда США определил ненормативные рекомендуемые пределы воздействия (REL) в размере 1 мкг/м3 ^для углеродных нанотрубок и углеродных нановолокон как скорректированный по фону элементарный углерод в качестве 8-часовой средневзвешенной по времени (TWA) вдыхаемой массовой концентрации. ^[225] Хотя УНТ вызывали воспаление легких и токсичность у мышей, воздействие аэрозолей, образующихся при шлифовке композитов, содержащих многостенные углеродные нанотрубки с полимерным покрытием, представляющих фактический конечный продукт, не оказывало такой токсичности. ^[226]

По состоянию на октябрь 2016 года одностенные углеродные нанотрубки были зарегистрированы в соответствии с Регламентом Европейского Союза по регистрации, оценке, авторизации и ограничению химических веществ (REACH), основанным на оценке потенциально опасных свойств SWCNT. На основании этой регистрации коммерциализация SWCNT разрешена в ЕС до 100 метрических тонн. ^[227] В настоящее время тип SWCNT, зарегистрированный через REACH, ограничен конкретным типом одностенных углеродных нанотрубок, производимых OCSiAl , которая подала заявку. ^[228]

История

Истинная личность первооткрывателей углеродных нанотрубок является предметом некоторых споров. ^[229] В редакционной статье 2006 года, написанной Марком Монтью и Владимиром Кузнецовым в журнале Carbon, описывалось происхождение углеродной нанотрубки. ^[230] Значительная часть академической и популярной литературы приписывает открытие полых трубок нанометрового размера, состоящих из графитового углерода, Сумио Иидзиме из NEC в 1991 году. Его статья вызвала шквал волнений и могла бы быть отнесена к вдохновению многих ученых, которые сейчас изучают применение углеродных нанотрубок. Хотя Иидзиме приписывают большую часть заслуги в открытии углеродных нанотрубок, оказывается, что временная шкала углеродных нанотрубок уходит далеко за пределы 1991 года. ^[229]

В 1952 году Л. В. Радушкевич и В. М. Лукьянович опубликовали четкие изображения трубок диаметром 50 нанометров, изготовленных из углерода, в журнале «Физическая химия России » . ^[231] 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 в своей редакционной статье в журнале «Carbon» отметили : ^[230]

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

В 1976 году Моринобу Эндо из CNRS наблюдал полые трубки из скрученных графитовых листов, синтезированных методом химического выращивания из паровой фазы. ^[232] Первые наблюдаемые образцы позже стали известны как однослойные углеродные нанотрубки (SWNT). ^[233] Эндо в своем раннем обзоре углеродных волокон, выращенных из паровой фазы (VPCF), также напомнил нам, что он наблюдал полую трубку, линейно вытянутую с параллельными углеродными слоями вблизи сердцевины волокна. ^[234] Похоже, что это наблюдение многослойных углеродных нанотрубок в центре волокна. ^[233] Массово производимые сегодня MWCNT тесно связаны с VPGCF, разработанным Эндо. ^[233] Фактически, они называют это «Эндо-процессом» из уважения к его ранней работе и патентам. ^{[233] [235]} В 1979 году Джон Абрахамсон представил доказательства существования углеродных нанотрубок на 14-й двухгодичной конференции по углероду в Университете штата Пенсильвания . В докладе конференции углеродные нанотрубки были описаны как углеродные волокна, которые были получены на углеродных анодах во время дугового разряда. Была дана характеристика этих волокон, а также гипотезы об их росте в атмосфере азота при низких давлениях. ^[236]

В 1981 году группа советских ученых опубликовала результаты химической и структурной характеристики углеродных наночастиц, полученных путем термокаталитического диспропорционирования оксида углерода. Используя изображения ТЭМ и образцы рентгеновской дифракции , авторы предположили, что их «углеродные многослойные трубчатые кристаллы» были сформированы путем прокатки слоев графена в цилиндры. Они предположили, что посредством этой прокатки возможны многие различные расположения графеновых гексагональных сеток. Они предложили два таких возможных расположения: круговое расположение (кресло-нанотрубка); и спиральное, винтовое расположение (хиральная трубка). ^[237]

В 1987 году Говарду Г. Тенненту из Hyperion Catalysis был выдан патент США на производство «цилиндрических дискретных углеродных фибрилл» с «постоянным диаметром от примерно 3,5 до примерно 70 нанометров..., длиной в 10 ² раз больше диаметра и внешней областью из нескольких по существу непрерывных слоев упорядоченных атомов углерода и отчетливым внутренним ядром...» ^[238]

Первоначальный ажиотаж, связанный с углеродными нанотрубками, был вызван открытием Иидзимой в 1991 году многослойных углеродных нанотрубок в нерастворимом материале графитовых стержней, выжженных дугой; ^[239] и независимое предсказание Минтмайра, Данлэпа и Уайта о том, что если можно будет изготовить однослойные углеродные нанотрубки, они будут демонстрировать замечательные проводящие свойства. ^[210] Исследования нанотрубок значительно ускорились после независимых открытий ^{[240] [241]} Иидзимой и Ичихаши в NEC и Бетьюном и др. в IBM методов специфического получения однослойных углеродных нанотрубок путем добавления катализаторов на основе переходных металлов к углероду в дуговом разряде. Тесс и др. ^[242] усовершенствовали этот каталитический метод путем испарения комбинации углерода/переходного металла в высокотемпературной печи, что значительно улучшило выход и чистоту ОСНТ и сделало их широко доступными для экспериментов по характеристике и применению. Техника дугового разряда, хорошо известная для получения знаменитого бакминстерфуллерена в препаративном масштабе ^{[ уточнить ]} , ^[243] таким образом сыграла роль в открытии как многослойных, так и однослойных нанотрубок, продлив череду счастливых открытий, связанных с фуллеренами. Открытие нанотрубок остается спорным вопросом. Многие считают, что доклад Ииджимы в 1991 году имеет особое значение, поскольку он привлек внимание всего научного сообщества к углеродным нанотрубкам. ^{[229] [233]}

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. Надежные механические свойства нанотрубок частично являются причиной того, что покрытия сохранялись так много лет, говорят ученые. ^[244]

Смотрите также

• Buckypaper
• Углерод, полученный из карбида
• Углеродный наноконус
• Углеродные нановолокна
• Углеродные наносвитки
• Компьютер на основе углеродных нанотрубок
• Углеродные нанотрубки в фотоэлектричестве
• Колоссальная карбоновая трубка
• Алмазная нанонить
• Нитевидный углерод
• Молекулярное моделирование
• Наноцветок
• Нано-двутавровая балка
• Ninithi (программное обеспечение для моделирования нанотрубок)
• Оптические свойства углеродных нанотрубок
• Органический полупроводник

Ссылки

В данной статье использован текст, являющийся общественным достоянием, из Национального института наук о здоровье окружающей среды (NIEHS), как указано ниже.

1. Sinnott SB, Andrews R (июль 2001 г.). «Углеродные нанотрубки: синтез, свойства и применение». Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences . 26 (3): 145–249. Bibcode :2001CRSSM..26..145S. doi :10.1080/20014091104189. S2CID  95444574.
2. Zhao X, Liu Y, Inoue S, Suzuki T, Jones RO, Ando Y (март 2004 г.). "Наименьшая углеродная нанотрубка имеет диаметр 3 a" (PDF) . Physical Review Letters . 92 (12): 125502. Bibcode : 2004PhRvL..92l5502Z. doi : 10.1103/PhysRevLett.92.125502. PMID  15089683. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
3. Torres-Dias AC (2017). «От мезомасштабной к наномасштабной механике в однослойных углеродных нанотрубках». Carbon . 123 : 145–150. Bibcode :2017Carbo.123..145T. doi :10.1016/j.carbon.2017.07.036.
4. Hayashi T, Kim YA, Matoba T, Esaka M, Nishimura K, Tsukada T и др. (2003). «Самая маленькая отдельно стоящая однослойная углеродная нанотрубка». Nano Letters . 3 (7): 887–889. Bibcode : 2003NanoL...3..887H. doi : 10.1021/nl034080r.
5. Guan L, Suenaga K, Iijima S (февраль 2008 г.). «Наименьшая углеродная нанотрубка, назначенная с точностью атомного разрешения». Nano Letters . 8 (2): 459–462. Bibcode : 2008NanoL...8..459G. doi : 10.1021/nl072396j. PMID  18186659.
6. Zhang R, Zhang Y, Zhang Q, Xie H, Qian W, Wei F (июль 2013 г.). «Рост полуметровых углеродных нанотрубок на основе распределения Шульца-Флори». ACS Nano . 7 (7): 6156–6161. doi :10.1021/nn401995z. PMID  23806050.
7. Wang X, Li Q, Xie J, Jin Z, Wang J, Li Y и др. (сентябрь 2009 г.). «Изготовление сверхдлинных и электрически однородных однослойных углеродных нанотрубок на чистых подложках». Nano Letters . 9 (9): 3137–3141. Bibcode :2009NanoL...9.3137W. CiteSeerX 10.1.1.454.2744 . doi :10.1021/nl901260b. PMID  19650638. 
8. Jasti R, Bhattacharjee J, Neaton JB, Bertozzi CR (декабрь 2008 г.). «Синтез, характеристика и теория [9]-, [12]- и [18]циклопарафенилена: структуры углеродных наноколец». Журнал Американского химического общества . 130 (52): 17646–17647. doi :10.1021/ja807126u. PMC 2709987. PMID  19055403 . 
9. Cheung KY, Segawa Y, Itami K (ноябрь 2020 г.). «Синтетические стратегии углеродных наноремней и связанных с ними полициклических ароматических углеводородов в форме пояса». Химия: европейский журнал . 26 (65): 14791–14801. doi :10.1002/chem.202002316. PMID  32572996. S2CID  219983922.
10. "Самый плотный массив углеродных нанотрубок, выращенный на сегодняшний день". KurzweilAI. 27 сентября 2013 г.
11. Sugime H, Esconjauregui S, Yang J, D'Arsié L, Oliver RA, Bhardwaj S и др. (12 августа 2013 г.). "Низкотемпературный рост лесов углеродных нанотрубок сверхвысокой плотности на проводящих опорах". Applied Physics Letters . 103 (7): 073116. Bibcode : 2013ApPhL.103g3116S. doi : 10.1063/1.4818619.
12. Хамада Н, Савада СИ, Осияма А (март 1992). «Новые одномерные проводники: графитовые микротрубочки». Physical Review Letters . 68 (10): 1579–1581. Bibcode :1992PhRvL..68.1579H. doi :10.1103/PhysRevLett.68.1579. PMID  10045167.
13. Wilder JW, Venema LC, Rinzler AG, Smalley RE, Dekker C (1 января 1998 г.). «Электронная структура атомарно разрешенных углеродных нанотрубок». Nature . 391 (6662): 59–62. Bibcode :1998Natur.391...59W. doi :10.1038/34139. S2CID  205003208.
14. Das S (март 2013 г.). «Обзор углеродных нанотрубок – новая эра нанотехнологий» (PDF) . International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering . 3 (3): 774–781. CiteSeerX 10.1.1.413.7576 . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. 
15. Piao Y, Chen CF, Green AA, Kwon H, Hersam MC, Lee CS и др. (7 июля 2011 г.). «Оптические и электрические свойства внутренних трубок в селективно функционализированных двухслойных углеродных нанотрубках внешней стенки». The Journal of Physical Chemistry Letters . 2 (13): 1577–1582. doi :10.1021/jz200687u.
16. Flahaut E, Bacsa R, Peigney A, Laurent C (июнь 2003 г.). "Gram-scale CCVD synthesis of double-walled carbon nanotubes" (PDF) . Chemical Communications (12): 1442–1443. doi :10.1039/b301514a. PMID  12841282. S2CID  30627446. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
17. Cumings J, Zettl A (июль 2000 г.). «Низкофрикционный наноразмерный линейный подшипник, реализованный из многослойных углеродных нанотрубок». Science . 289 (5479): 602–604. Bibcode :2000Sci...289..602C. CiteSeerX 10.1.1.859.7671 . doi :10.1126/science.289.5479.602. PMID  10915618. 
18. Treacy MM, Ebbesen TW, Gibson JM (1996). «Исключительно высокий модуль Юнга, наблюдаемый для отдельных углеродных нанотрубок». Nature . 381 (6584): 678–680. Bibcode :1996Natur.381..678T. doi :10.1038/381678a0. S2CID  4332264.
19. Завальнюк В, Марченко С (2011). "Теоретический анализ телескопических колебаний в многослойных углеродных нанотрубках" (PDF) . Low Temperature Physics . 37 (4): 337–342. arXiv : 0903.2461 . Bibcode :2011LTP....37..337Z. doi :10.1063/1.3592692. S2CID  51932307. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
20. Чернозатонский LA (1992). «Соединители углеродных нанотрубок и планарные джунгли-гимнастические комплексы». Physics Letters A. 172 ( 3): 173–176. Bibcode :1992PhLA..172..173C. doi :10.1016/0375-9601(92)90978-u.
21. Menon M, Srivastava D (1 декабря 1997 г.). «Углеродные нанотрубки 'T-образные соединения': наноразмерные контактные устройства металл-полупроводник-металл». Physical Review Letters . 79 (22): 4453–4456. Bibcode : 1997PhRvL..79.4453M. doi : 10.1103/physrevlett.79.4453.
22. Ламбин П. (1996). «Атомная структура и электронные свойства изогнутых углеродных нанотрубок». Synth. Met. 77 (1–3): 249–1254. doi :10.1016/0379-6779(96)80097-x.
23. Ma KL (2011). «Электронные транспортные свойства соединений между углеродными нанотрубками и графеновыми нанолентами». European Physical Journal B. 83 ( 4): 487–492. Bibcode :2011EPJB...83..487M. doi :10.1140/epjb/e2011-20313-9. S2CID  119497542.
24. Harris PJ, Suarez-Martinez I, Marks NA (декабрь 2016 г.). «Структура соединений между углеродными нанотрубками и графеновыми оболочками» (PDF) . Nanoscale . 8 (45): 18849–18854. doi :10.1039/c6nr06461b. PMID  27808332. S2CID  42241359. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
25. Dimitrakakis GK, Tylianakis E, Froudakis GE (октябрь 2008 г.). «Столбчатый графен: новая трехмерная сетевая наноструктура для улучшенного хранения водорода». Nano Letters . 8 (10): 3166–3170. Bibcode : 2008NanoL...8.3166D. doi : 10.1021/nl801417w. PMID  18800853.
26. Lalwani G, Kwaczala AT, Kanakia S, Patel SC, Judex S, Sitharaman B (март 2013 г.). «Изготовление и характеристика трехмерных макроскопических полностью углеродных каркасов». Carbon . 53 : 90–100. doi :10.1016/j.carbon.2012.10.035. PMC 3578711 . PMID  23436939. 
27. Lalwani G, Gopalan A, D'Agati M, Sankaran JS, Judex S, Qin YX и др. (октябрь 2015 г.). «Пористые трехмерные углеродные нанотрубочные каркасы для тканевой инженерии». Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть A. 103 ( 10): 3212–3225. doi : 10.1002/jbm.a.35449. PMC 4552611. PMID  25788440. 
28. Noyce SG, Vanfleet RR, Craighead HG, Davis RC (март 2019). "Углеродные микроконсольные датчики с большой площадью поверхности". Nanoscale Advances . 1 (3): 1148–1154. Bibcode : 2019NanoA...1.1148N. doi : 10.1039 /C8NA00101D . PMC 9418787. PMID  36133213. 
29. 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.
30. Smith BW, Monthioux M, Luzzi DE (1998). «Инкапсулированный C-60 в углеродных нанотрубках». Nature . 396 (6709): 323–324. Bibcode :1998Natur.396R.323S. doi :10.1038/24521. S2CID  30670931.
31. Смит Б. В., Луцци Д. Э. (2000). «Механизм образования фуллереновых пиподов и коаксиальных трубок: путь к крупномасштабному синтезу». Chem. Phys. Lett . 321 (1–2): 169–174. Bibcode :2000CPL...321..169S. doi :10.1016/S0009-2614(00)00307-9.
32. Su H, Goddard WA, Zhao Y (2006). "Динамическая сила трения в углеродном осцилляторе гороха" (PDF) . Нанотехнологии . 17 (22): 5691–5695. arXiv : cond-mat/0611671 . Bibcode :2006Nanot..17.5691S. doi :10.1088/0957-4484/17/22/026. S2CID  18165997. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
33. Ван М, Ли СМ (январь 2010 г.). «Осциллятор в углеродном горошке, управляемый внешним электрическим полем: исследование молекулярной динамики». Нанотехнологии . 21 (3): 035704. Bibcode : 2010Nanot..21c5704W. doi : 10.1088/0957-4484/21/3/035704. PMID  19966399. S2CID  12358310.
34. Liu L, Guo GY, Jayanthi CS, Wu SY (май 2002 г.). "Колоссальные парамагнитные моменты в металлических углеродных наноторах". Physical Review Letters . 88 (21): 217206. Bibcode :2002PhRvL..88u7206L. doi :10.1103/PhysRevLett.88.217206. PMID  12059501.
35. Huhtala M, Kuronen A, Kaski K (2002). "Структуры углеродных нанотрубок: моделирование молекулярной динамики в реалистичном пределе" (PDF) . Computer Physics Communications . 146 (1): 30–37. Bibcode :2002CoPhC.146...30H. doi :10.1016/S0010-4655(02)00432-0. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июня 2008 г.
36. Parker CB, Raut AS, Brown B, Stoner BR, Glass JT (2012). «Трехмерные массивы графенированных углеродных нанотрубок». J. Mater. Res . 7. 27 (7): 1046–1053. Bibcode :2012JMatR..27.1046P. doi :10.1557/jmr.2012.43. S2CID  137964473.
37. Stoner BR, Glass JT (2012). «Углеродные наноструктуры: морфологическая классификация для оптимизации плотности заряда». Diamond and Related Materials . 23 : 130–134. Bibcode : 2012DRM....23..130S. doi : 10.1016/j.diamond.2012.01.034.
38. Liu Q, Ren W, Chen ZG, Yin L, Li F, Cong H и др. (2009). "Полупроводниковые свойства углеродных нанотрубок, сложенных стопкой чашек" (PDF) . Carbon . 47 (3): 731–736. Bibcode : 2009Carbo..47..731L. doi : 10.1016/j.carbon.2008.11.005. Архивировано из оригинала (PDF) 9 января 2015 г.
39. Yu MF, Lourie O, Dyer MJ, Moloni K, Kelly TF, Ruoff RS (январь 2000 г.). «Прочность и механизм разрушения многослойных углеродных нанотрубок под растягивающей нагрузкой». Science . 287 (5453): 637–640. Bibcode :2000Sci...287..637Y. doi :10.1126/science.287.5453.637. PMID  10649994. S2CID  10758240.
40. Peng B, Locascio M, Zapol P, Li S, Mielke SL, Schatz GC и др. (октябрь 2008 г.). «Измерения почти предельной прочности многослойных углеродных нанотрубок и улучшения сшивания, вызванные облучением». Nature Nanotechnology . 3 (10): 626–631. doi :10.1038/nnano.2008.211. PMID  18839003.
41. Collins PG, Avouris P (декабрь 2000 г.). «Нанотрубки для электроники». Scientific American . 283 (6): 62–69. Bibcode : 2000SciAm.283f..62C. doi : 10.1038/scientificamerican1200-62. PMID  11103460.
42. Filleter T, Bernal R, Li S, Espinosa HD (июль 2011 г.). «Сверхвысокая прочность и жесткость в сшитых иерархических пучках углеродных нанотрубок». Advanced Materials . 23 (25): 2855–2860. Bibcode :2011AdM....23.2855F. doi :10.1002/adma.201100547. PMID  21538593. S2CID  6363504.
43. Jensen K, Mickelson W, Kis A, Zettl A (26 ноября 2007 г.). "Измерения силы изгиба и перегиба на отдельных многослойных углеродных нанотрубках". Physical Review B. 76 ( 19): 195436. Bibcode : 2007PhRvB..76s5436J. doi : 10.1103/PhysRevB.76.195436.
44. Okolo C, Rafique R, Iqbal SS, Saharudin MS, Inam F (июнь 2020 г.). «Материалы из полиэтилена высокой плотности, армированные углеродными нанотрубками, для применения в качестве оболочки на шельфе». Molecules . 25 (13): 2960. doi : 10.3390/molecules25132960 . PMC 7412307 . PMID  32605124. 
45. Tans SJ, Devoret MH, Dai H, Thess A, Smalley RE, Geerligs LJ и др. (апрель 1997 г.). «Отдельные однослойные углеродные нанотрубки как квантовые провода». Nature . 386 (6624): 474–477. Bibcode :1997Natur.386..474T. doi :10.1038/386474a0. S2CID  4366705.
46. Laird EA, Kuemmeth F, Steele GA, Grove-Rasmussen K, Nygård J, Flensberg K и др. (2015). «Квантовый транспорт в углеродных нанотрубках». Reviews of Modern Physics . 87 (3): 703–764. arXiv : 1403.6113 . Bibcode : 2015RvMP...87..703L. doi : 10.1103/RevModPhys.87.703. S2CID  119208985.
47. Lu X, Chen Z (октябрь 2005 г.). «Изогнутое пи-сопряжение, ароматичность и связанная с этим химия малых фуллеренов (< C60) и однослойных углеродных нанотрубок». Chemical Reviews . 105 (10): 3643–3696. doi :10.1021/cr030093d. PMID  16218563.
48. Хонг С, Мён С (апрель 2007 г.). «Нанотрубчатая электроника: гибкий подход к мобильности». Nature Nanotechnology . 2 (4): 207–208. Bibcode : 2007NatNa...2..207H. doi : 10.1038/nnano.2007.89. PMID  18654263.
49. Василенко А., Уайнн Дж., Медейрос П.В., Моррис А.Дж., Слоан Дж., Куигли Д. (2017). «Инкапсулированные нанопровода: усиление электронного транспорта в углеродных нанотрубках». Physical Review B. 95 ( 12): 121408. arXiv : 1611.04867 . Bibcode : 2017PhRvB..95l1408V. doi : 10.1103/PhysRevB.95.121408. S2CID  59023024.
50. Charlier JC, Blase X, Roche S (2007). "Электронные и транспортные свойства нанотрубок" (PDF) . Reviews of Modern Physics . 79 (2): 677–732. Bibcode : 2007RvMP...79..677C. doi : 10.1103/RevModPhys.79.677.
51. Tang ZK, Zhang L, Wang N, Zhang XX, Wen GH, Li GD и др. (июнь 2001 г.). «Сверхпроводимость в однослойных углеродных нанотрубках толщиной 4 ангстрема». Science . 292 (5526): 2462–2465. Bibcode :2001Sci...292.2462T. doi :10.1126/science.1060470. PMID  11431560. S2CID  44987798.
52. Takesue I, Haruyama J, Kobayashi N, Chiashi S, Maruyama S, Sugai T и др. (февраль 2006 г.). "Сверхпроводимость в многослойных углеродных нанотрубках с полностью концевыми связями". Physical Review Letters . 96 (5): 057001. arXiv : cond-mat/0509466 . Bibcode :2006PhRvL..96e7001T. doi :10.1103/PhysRevLett.96.057001. PMID  16486971. S2CID  119049151.
53. Lortz R, Zhang Q, Shi W, Ye JT, Ye JT, Qiu C и др. (май 2009 г.). «Сверхпроводящие характеристики композита 4-A углеродная нанотрубка-цеолит». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (18): 7299–7303. doi : 10.1073/pnas.0813162106 . PMC 2678622. PMID  19369206 . 
54. Bockrath M (1 марта 2006 г.). «Слабое звено». Nature Physics . 2 (3): 155–156. doi :10.1038/nphys252. S2CID  125902065.
55. Liu AT, Kunai Y, Cottrill AL, Kaplan A, Zhang G, Kim H и др. (июнь 2021 г.). «Электрохимия, индуцированная растворителем, на электрически асимметричной углеродной частице Януса». Nature Communications . 12 (1): 3415. Bibcode :2021NatCo..12.3415L. doi :10.1038/s41467-021-23038-7. PMC 8184849 . PMID  34099639. S2CID  235370395. 
56. Trafton A (7 июня 2021 г.). «Инженеры MIT открыли совершенно новый способ генерации электроэнергии». SciTechDaily . Получено 8 июня 2021 г. .
57. Магнетизм на основе углерода: обзор магнетизма соединений и материалов на основе углерода, не содержащих металлов , Татьяна Макарова и Фернандо Паласио (ред.), Elsevier, 2006
58. Misewich JA, Martel R, Avouris P, Tsang JC, Heinze S, Tersoff J (май 2003 г.). «Электрически индуцированное оптическое излучение полевого транзистора с углеродной нанотрубкой». Science . 300 (5620): 783–786. Bibcode :2003Sci...300..783M. doi :10.1126/science.1081294. PMID  12730598. S2CID  36336745.
59. Chen J, Perebeinos V, Freitag M, Tsang J, Fu Q, Liu J и др. (ноябрь 2005 г.). «Яркое инфракрасное излучение электрически индуцированных экситонов в углеродных нанотрубках». Science . 310 (5751): 1171–1174. Bibcode :2005Sci...310.1171C. doi :10.1126/science.1119177. PMID  16293757. S2CID  21960183.
60. Фрейтаг М., Мартин Й., Мисевич Дж. А., Мартел Р., Авоурис П. (2003). «Фотопроводимость одиночных углеродных нанотрубок». Nano Letters . 3 (8): 1067–1071. Bibcode : 2003NanoL...3.1067F. doi : 10.1021/nl034313e.
61. Itkis ME, Borondics F, Yu A, Haddon RC (апрель 2006 г.). «Болометрический инфракрасный фотоответ взвешенных однослойных пленок углеродных нанотрубок». Science . 312 (5772): 413–416. Bibcode :2006Sci...312..413I. doi : 10.1126/science.1125695 . PMID  16627739.
62. Star A, Lu Y, Bradley K, Grüner G (2004). «Нанотрубчатые оптоэлектронные запоминающие устройства». Nano Letters . 4 (9): 1587–1591. Bibcode : 2004NanoL...4.1587S. doi : 10.1021/nl049337f.
63. Пол Черукури, Сергей М. Бачило, Сильвио Х. Литовский, Р. Брюс Вайсман (2004). «Ближнеинфракрасная флуоресцентная микроскопия однослойных углеродных нанотрубок в фагоцитарных клетках». Журнал Американского химического общества . 126 (48): 15638–15639. doi :10.1021/ja0466311. PMID  15571374.
64. Кевин Уэлшер, Сара П. Шерлок, Хунцзе Дай (2011). «Глубокая анатомическая визуализация тканей мышей с использованием флуорофоров на основе углеродных нанотрубок во втором ближнем инфракрасном окне». Труды Национальной академии наук . 108 (22): 8943–8948. arXiv : 1105.3536 . Bibcode : 2011PNAS..108.8943W. doi : 10.1073/pnas.1014501108 . PMC 3107273. PMID  21576494 . 
65. Пол В. Бароне, Сынхён Байк, Дэниел А. Хеллер, Майкл С. Стрэно (2005). «Оптические датчики ближнего инфракрасного диапазона на основе однослойных углеродных нанотрубок». Nature Materials . 4 (1): 86–92. Bibcode :2005NatMa...4...86B. doi :10.1038/nmat1276. PMID  15592477. S2CID  43558342.
66. Berber S, Kwon YK, Tomanek D (май 2000 г.). «Необычно высокая теплопроводность углеродных нанотрубок». Physical Review Letters . 84 (20): 4613–4616. arXiv : cond-mat/0002414 . Bibcode : 2000PhRvL..84.4613B. doi : 10.1103/PhysRevLett.84.4613. PMID  10990753. S2CID  9006722.
67. Kim P, Shi L, Majumdar A, McEuen PL (ноябрь 2001 г.). "Измерения теплового переноса отдельных многослойных нанотрубок". Physical Review Letters . 87 (21): 215502. arXiv : cond-mat/0106578 . Bibcode : 2001PhRvL..87u5502K. doi : 10.1103/PhysRevLett.87.215502. PMID  11736348. S2CID  12533685.
68. Pop E, Mann D, Wang Q, Goodson K, Dai H (январь 2006 г.). «Теплопроводность отдельной однослойной углеродной нанотрубки при температуре выше комнатной». Nano Letters . 6 (1): 96–100. arXiv : cond-mat/0512624 . Bibcode :2006NanoL...6...96P. doi :10.1021/nl052145f. PMID  16402794. S2CID  14874373.
69. Sinha S, Barjami S, Iannacchione G, Schwab A, Muench G (5 июня 2005 г.). "Внеосевые тепловые свойства пленок углеродных нанотрубок". Journal of Nanoparticle Research . 7 (6): 651–657. Bibcode : 2005JNR.....7..651S. doi : 10.1007/s11051-005-8382-9. S2CID  138479725.
70. Koziol KK, Janas D, Brown E, Hao L (1 апреля 2017 г.). «Тепловые свойства непрерывно пряденых волокон углеродных нанотрубок». Physica E. 88 : 104–108. Bibcode : 2017PhyE...88..104K. doi : 10.1016/j.physe.2016.12.011.
71. Куманек Б., Янас Д. (май 2019 г.). «Теплопроводность сетей углеродных нанотрубок: обзор». Журнал материаловедения . 54 (10): 7397–7427. Bibcode : 2019JMatS..54.7397K. doi : 10.1007/s10853-019-03368-0 .
72. Thostenson E, Li C, Chou T (2005). «Нанокомпозиты в контексте». Composites Science and Technology . 65 (3–4): 491–51. doi :10.1016/j.compscitech.2004.11.003.
73. Mingo N, Stewart DA, Broido DA, Srivastava D (2008). "Передача фононов через дефекты в углеродных нанотрубках из первых принципов". Phys. Rev. B . 77 (3): 033418. Bibcode :2008PhRvB..77c3418M. doi :10.1103/PhysRevB.77.033418. hdl : 1813/10898 .
74. Эндо М (октябрь 2004 г.). «Применение углеродных нанотрубок в двадцать первом веке». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия A: Математические, физические и инженерные науки . 362 (1823): 2223–2238. doi :10.1098/rsta.2004.1437. PMID  15370479. S2CID  20752554.
75. Zhou Z (январь 2003 г.). «Производство более чистых двухслойных углеродных нанотрубок в плавающей каталитической системе». Carbon . 41 (13): 2607–2611. Bibcode :2003Carbo..41.2607Z. doi :10.1016/S0008-6223(03)00336-1.
76. Николаев П (апрель 2004 г.). «Газофазное производство однослойных углеродных нанотрубок из оксида углерода: обзор процесса hipco». Журнал нанонауки и нанотехнологии . 4 (4): 307–316. doi :10.1166/jnn.2004.066. PMID  15296221.
77. Шульц М.Дж., Шанов В.Н., Юн Ю. (2009). Наномедицинский дизайн частиц, датчиков, двигателей, имплантатов, роботов и устройств. Artech House. ISBN 978-1-59693-280-7.
78. Takeuchi K, Hayashi T, Kim YA, Fujisawa K, Endo M (февраль 2014 г.). «Современная наука и применение углеродных нанотрубок». Наносистемы: физика, химия, математика . 5 (1): 15–24.
79. Bronikowski MJ, Willis PA, Colbert DT, Smith KA, Smalley RE (июль 2001 г.). «Газофазное производство углеродных однослойных нанотрубок из оксида углерода с помощью процесса HiPco: параметрическое исследование». Журнал «Вакуумная наука и технология» A: Вакуум, поверхности и пленки . 19 (4): 1800–1805. Bibcode : 2001JVSTA..19.1800B. doi : 10.1116/1.1380721. S2CID  3846517.
80. Itkis ME, Perea DE, Niyogi S, Rickard SM, Hamon MA, Hu H и др. (1 марта 2003 г.). «Оценка чистоты сажи из однослойных углеродных нанотрубок в исходном состоянии с помощью спектроскопии в ближнем ИК-диапазоне в растворе». Nano Letters . 3 (3): 309–314. Bibcode : 2003NanoL...3..309I. doi : 10.1021/nl025926e.
81. Ван Л., Пумера М. (октябрь 2014 г.). «Остаточные металлические примеси в углеродных нанотрубках играют доминирующую роль в предположительно «безметалловых» реакциях восстановления кислорода». Chemical Communications . 50 (84): 12662–12664. doi :10.1039/C4CC03271C. PMID  25204561.
82. Eatemadi A, Daraee H, Karimkhanloo H, Kouhi M, Zarghami N, Akbarzadeh A и др. (13 августа 2014 г.). "Углеродные нанотрубки: свойства, синтез, очистка и медицинское применение". Nanoscale Research Letters . 9 (1): 393. Bibcode : 2014NRL.....9..393E. doi : 10.1186/1556-276X-9-393 . PMC 4141964. PMID  25170330 . 
83. Chen F, Wang B, Chen Y, Li LJ (1 октября 2007 г.). «К извлечению отдельных видов однослойных углеродных нанотрубок с использованием полимеров на основе флуорена». Nano Letters . 7 (10): 3013–3017. Bibcode : 2007NanoL...7.3013C. doi : 10.1021/nl071349o. ISSN  1530-6984. PMID  17867716.
84. Nish A, Hwang JY, Doig J, Nicholas RJ (октябрь 2007 г.). «Высокоселективное диспергирование одностенных углеродных нанотрубок с использованием ароматических полимеров». Nature Nanotechnology . 2 (10): 640–646. Bibcode : 2007NatNa...2..640N. doi : 10.1038/nnano.2007.290. ISSN  1748-3395. PMID  18654390.
85. Lemasson FA, Strunk T, Gerstel P, Hennrich F, Lebedkin S, Barner-Kowollik C и др. (2 февраля 2011 г.). "Селективное диспергирование однослойных углеродных нанотрубок со специфическими хиральными индексами с помощью поли(N-децил-2,7-карбазола)". Журнал Американского химического общества . 133 (4): 652–655. doi :10.1021/ja105722u. ISSN  0002-7863. PMID  21171609. S2CID  23209007.
86. Arnold MS, Stupp SI, Hersam MC (1 апреля 2005 г.). «Обогащение однослойных углеродных нанотрубок по диаметру в градиентах плотности». Nano Letters . 5 (4): 713–718. Bibcode :2005NanoL...5..713A. doi :10.1021/nl050133o. ISSN  1530-6984. PMID  15826114.
87. Грин А.А., Херсам М.К. (17 мая 2011 г.). «Почти однохиральные однослойные углеродные нанотрубки, полученные с помощью ортогонального итерационного ультрацентрифугирования в градиенте плотности». Advanced Materials . 23 (19): 2185–2190. doi :10.1002/adma.201100034. ISSN  0935-9648. PMID  21472798. S2CID  5375678.
88. Flavel BS, Kappes MM, Krupke R, Hennrich F (23 апреля 2013 г.). «Разделение однослойных углеродных нанотрубок методом гель-хроматографии с использованием 1-додеканола». ACS Nano . 7 (4): 3557–3564. doi :10.1021/nn4004956. ISSN  1936-0851. PMID  23540203.
89. Хуан X, Маклин RS, Чжэн М (1 октября 2005 г.). «Высокоразрешающая сортировка по длине и очистка обернутых ДНК углеродных нанотрубок методом гель-хроматографии». Аналитическая химия . 77 (19): 6225–6228. doi :10.1021/ac0508954. ISSN  0003-2700. PMID  16194082.
90. Мур KE, Пфоль М, Хеннрих Ф, Чакрадханула ВС, Кюбель С, Каппес ММ и др. (22 июля 2014 г.). «Разделение двухслойных углеродных нанотрубок методом колоночной хроматографии с исключением по размеру». ACS Nano . 8 (7): 6756–6764. doi :10.1021/nn500756a. ISSN  1936-0851. PMID  24896840.
91. Ao G, Khripin CY, Zheng M (23 июля 2014 г.). «ДНК-контролируемое разделение углеродных нанотрубок в полимерных водных двухфазных системах». Журнал Американского химического общества . 136 (29): 10383–10392. doi :10.1021/ja504078b. ISSN  0002-7863. PMID  24976036.
92. Fagan JA, Khripin CY, Silvera Batista CA, Simpson JR, Hároz EH, Hight Walker AR и др. (Май 2014 г.). «Выделение определенных видов однослойных углеродных нанотрубок малого диаметра с помощью двухфазной водной экстракции». Advanced Materials . 26 (18): 2800–2804. Bibcode :2014AdM....26.2800F. doi :10.1002/adma.201304873. ISSN  0935-9648. PMID  24448916. S2CID  205253171.
93. Lyu M, Meany B, Yang J, Li Y, Zheng M (26 декабря 2019 г.). «К полному разрешению гибридов ДНК/углеродных нанотрубок с помощью водных двухфазных систем». Журнал Американского химического общества . 141 (51): 20177–20186. doi :10.1021/jacs.9b09953. ISSN  0002-7863. PMID  31783712. S2CID  208498347.
94. Li H, Gordeev G, Garrity O, Reich S, Flavel BS (28 января 2019 г.). «Разделение однослойных углеродных нанотрубок малого диаметра в один-три этапа с двухфазной водной экстракцией». ACS Nano . 13 (2): 2567–2578. doi :10.1021/acsnano.8b09579. ISSN  1936-0851. PMID  30673278. S2CID  59224819.
95. Yang F, Wang M, Zhang D, Yang J, Zheng M, Li Y (11 марта 2020 г.). «Чистые углеродные нанотрубки хиральности: рост, сортировка и характеристика». Chemical Reviews . 120 (5): 2693–2758. doi :10.1021/acs.chemrev.9b00835. ISSN  0009-2665. PMID  32039585. S2CID  211071215.
96. Janas D (21 декабря 2017 г.). «К монохиральным углеродным нанотрубкам: обзор прогресса в сортировке однослойных углеродных нанотрубок». Materials Chemistry Frontiers . 2 (1): 36–63. doi :10.1039/C7QM00427C. ISSN  2052-1537.
97. Wei X, Li S, Wang W, Zhang X, Zhou W, Xie S и др. (Май 2022 г.). «Последние достижения в области разделения структур однослойных углеродных нанотрубок и их применение в оптике, электронике и оптоэлектронике». Advanced Science . 9 (14): e2200054. doi :10.1002/advs.202200054. ISSN  2198-3844. PMC 9108629 . PMID  35293698. 
98. Zheng M, Semke ED (1 мая 2007 г.). «Обогащение углеродных нанотрубок одинарной хиральности». Журнал Американского химического общества . 129 (19): 6084–6085. doi :10.1021/ja071577k. ISSN  0002-7863. PMID  17458969.
99. Liu H, Nishide D, Tanaka T, Kataura H (10 мая 2011 г.). "Крупномасштабное однохиральность разделения одностенных углеродных нанотрубок с помощью простой гель-хроматографии". Nature Communications . 2 (1): 309. Bibcode :2011NatCo...2..309L. doi :10.1038/ncomms1313. ISSN  2041-1723. PMC 3113293 . PMID  21556063. 
100. Tanaka T, Jin H, Miyata Y, Fujii S, Suga H, Naitoh Y и др. (8 апреля 2009 г.). «Простое и масштабируемое разделение металлических и полупроводниковых углеродных нанотрубок на основе геля». Nano Letters . 9 (4): 1497–1500. Bibcode : 2009NanoL...9.1497T. doi : 10.1021/nl8034866. ISSN  1530-6984. PMID  19243112.
101. Ackermann J, Metternich JT, Herbertz S, Kruss S (25 апреля 2022 г.). «Биосенсорика с флуоресцентными углеродными нанотрубками». Angewandte Chemie International Edition . 61 (18): e202112372. doi :10.1002/anie.202112372. ISSN  1433-7851. PMC 9313876. PMID  34978752 . 
102. Nißler R, Kurth L, Li H, Spreinat A, Kuhlemann I, Flavel BS и др. (27 апреля 2021 г.). «Sensing with Chirality-Pure Near-Infrared Fluorescent Carbon Nanotubes» (Ощущение с помощью хирально-чистых флуоресцентных углеродных нанотрубок ближнего инфракрасного диапазона). Аналитическая химия . 93 (16): 6446–6455. doi :10.1021/acs.analchem.1c00168. ISSN  0003-2700. PMID  33830740.
103. Nißler R, Ackermann J, Ma C, Kruss S (19 июля 2022 г.). «Перспективы флуоресцентных биосенсоров на основе углеродных нанотрубок с одной хиральностью». Аналитическая химия . 94 (28): 9941–9951. doi :10.1021/acs.analchem.2c01321. ISSN  0003-2700. PMID  35786856. S2CID  250283972.
104. Ackermann J, Stegemann J, Smola T, Reger E, Jung S, Schmitz A и др. (апрель 2023 г.). "Высокочувствительная ближняя инфракрасная визуализация флуоресцентных наносенсоров". Small . 19 (14): e2206856. doi : 10.1002/smll.202206856 . ISSN  1613-6810. PMID  36610045.
105. Nadeem A, Kindopp A, Wyllie I, Hubert L, Joubert J, Lucente S и др. (26 июля 2023 г.). «Улучшение внутриклеточных оптических характеристик и стабильности разработанных наноматериалов с помощью двухфазной очистки в водной среде». Nano Letters . 23 (14): 6588–6595. Bibcode : 2023NanoL..23.6588N. doi : 10.1021/acs.nanolett.3c01727. ISSN  1530-6984. PMC 11068083. PMID 37410951.  S2CID 259356687  . 
106. Садри Р., Хоссейни М., Кази СН., Багери С., Зубир Н., Соланги К. Х. и др. (октябрь 2017 г.). «Био-основанный, простой подход к приготовлению водных суспензий ковалентно функционализированных углеродных нанотрубок и их потенциал в качестве теплопередающих жидкостей». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 504 : 115–123. Bibcode : 2017JCIS..504..115S. doi : 10.1016/j.jcis.2017.03.051. PMID  28531649.
107. Sanei SH, Doles R, Ekaitis T (2019). «Влияние микроструктуры нанокомпозита на стохастические упругие свойства: исследование анализа методом конечных элементов». Журнал ASCE-ASME по риску и неопределенности в инженерных системах, часть B: Машиностроение . 5 (3): 030903. doi :10.1115/1.4043410. S2CID  140766023.
108. Stefaniak AB (2017). «Основные метрики и приборы для характеристики инженерных наноматериалов». В Mansfield E, Kaiser DL, Fujita D, Van de Voorde M (ред.). Метрология и стандартизация нанотехнологий . Wiley-VCH Verlag. стр. 151–174. doi :10.1002/9783527800308.ch8. ISBN 978-3-527-80030-8.
109. "ISO/TS 10868:2017 – Нанотехнологии – Характеристика одностенных углеродных нанотрубок с использованием спектроскопии поглощения в ультрафиолетовом-видимом-ближнем инфракрасном (UV-Vis-NIR) диапазоне". Международная организация по стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 г. Получено 6 сентября 2017 г.
110. "ISO/TS 10797:2012 – Нанотехнологии – Характеристика одностенных углеродных нанотрубок с использованием просвечивающей электронной микроскопии". Международная организация по стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 г. Получено 6 сентября 2017 г.
111. "ISO/TS 10798:2011 – Нанотехнологии – Характеристика одностенных углеродных нанотрубок с использованием сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеновского спектрометрического анализа". Международная организация по стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 г. . Получено 6 сентября 2017 г. .
112. Fagan J (5 марта 2009 г.). "Справочные материалы по углеродным нанотрубкам". Национальный институт стандартов и технологий США . Получено 6 сентября 2017 г.
113. "SRM 2483 – Single-Wall Carbon Nanotubes (Raw Soot)". Национальный институт стандартов и технологий США . Архивировано из оригинала 18 февраля 2013 года . Получено 6 сентября 2017 года .
114. "SWCNT-1: Single-Wall Carbon Nanotube Certified Reference Material – National Research Council Canada". Канадский национальный исследовательский совет . 7 ноября 2014 г. Получено 6 сентября 2017 г.
115. "RM 8281 – Single-Wall Carbon Nanotubes (Dispersed, Three Length-Resolved Populations)". Национальный институт стандартов и технологий США . Архивировано из оригинала 1 апреля 2015 года . Получено 6 сентября 2017 года .
116. "ISO/TR 10929:2012 – Нанотехнологии – Характеристика образцов многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT)". Международная организация по стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 г. Получено 6 сентября 2017 г.
117. "ISO/TS 11888:2017 –Нанотехнологии – Характеристика многослойных углеродных нанотрубок – Мезоскопические факторы формы". Международная организация по стандартизации . Архивировано из оригинала 7 сентября 2017 г. Получено 6 сентября 2017 г.
118. Бекярова Э., Дэвис М., Берч Т., Иткис М.Е., Чжао Б., Саншайн С. и др. (9 октября 2004 г.). «Химически функционализированные однослойные углеродные нанотрубки как датчики аммиака» (PDF) . J. Phys. Chem. B. 108 ( 51). Вашингтон, округ Колумбия: ACS Publications: 19717–19720. doi :10.1021/jp0471857. ISSN  1520-5207. S2CID  96173424.
119. Stando G, Łukawski D, Lisiecki F, Janas D (январь 2019). «Внутренний гидрофильный характер сетей углеродных нанотрубок». Applied Surface Science . 463 : 227–233. Bibcode : 2019ApSS..463..227S. doi : 10.1016/j.apsusc.2018.08.206. S2CID  105024629.
120. Karousis N, Tagmatarchis N, Tasis D (сентябрь 2010 г.). «Текущий прогресс в области химической модификации углеродных нанотрубок». Chemical Reviews . 110 (9): 5366–5397. doi :10.1021/cr100018g. PMID  20545303.
121. Sahoo P, Shrestha RG, Shrestha LK, Hill JP, Takei T, Ariga K (ноябрь 2016 г.). «Поверхностно-окисленные углеродные нанотрубки, равномерно покрытые наночастицами феррита никеля». Журнал неорганических и металлоорганических полимеров и материалов . 26 (6): 1301–1308. doi :10.1007/s10904-016-0365-z. S2CID  101287773.
122. Sahoo P, Tan JB, Zhang ZM, Singh SK, Lu TB (7 марта 2018 г.). «Разработка поверхностной структуры бинарных/тройных ферритовых наночастиц в качестве высокопроизводительных электрокатализаторов для реакции выделения кислорода». ChemCatChem . 10 (5): 1075–1083. doi :10.1002/cctc.201701790. S2CID  104164617.
123. US 10000382, Zaderko A, Vasyl UA, "Способ модификации поверхности углеродных материалов фторуглеродами и их производными", выдан 19 июня 2018 г.  Архивировано 17 сентября 2018 г. на Wayback Machine
124. "WO16072959 Метод модификации поверхности углеродных материалов фторуглеродами и производными". patentscope.wipo.int . Получено 17 сентября 2018 г.
125. Cognet L, Tsyboulski DA, Rocha JD, Doyle CD, Tour JM, Weisman RB (8 июня 2007 г.). «Пошаговое гашение флуоресценции экситонов в углеродных нанотрубках реакциями с одним молекулярным взаимодействием». Science . 316 (5830): 1465–1468. arXiv : 0707.3246 . Bibcode :2007Sci...316.1465C. doi :10.1126/science.1141316. ISSN  0036-8075. PMID  17556581. S2CID  7476534.
126. Heller I, Janssens AM, Männik J, Minot ED, Lemay SG, Dekker C (1 февраля 2008 г.). «Определение механизма биосенсорики с помощью транзисторов на основе углеродных нанотрубок». Nano Letters . 8 (2): 591–595. Bibcode :2008NanoL...8..591H. doi :10.1021/nl072996i. ISSN  1530-6984. PMID  18162002.
127. Zhang J, Boghossian AA, Barone PW, Rwei A, Kim JH, Lin D и др. (26 января 2011 г.). «Обнаружение одиночной молекулы оксида азота с помощью d(AT) 15 ДНК, адсорбированной на флуоресцентных однослойных углеродных нанотрубках ближнего инфракрасного диапазона». Журнал Американского химического общества . 133 (3): 567–581. doi :10.1021/ja1084942. ISSN  0002-7863. PMID  21142158.
128. Jin H, Heller DA, Kalbacova M, Kim JH, Zhang J, Boghossian AA и др. (апрель 2010 г.). «Обнаружение сигнала одиночной молекулы H2O2 от рецептора эпидермального фактора роста с использованием флуоресцентных однослойных углеродных нанотрубок». Nature Nanotechnology . 5 (4): 302–309. doi :10.1038/nnano.2010.24. ISSN  1748-3387. PMC 6438196 . PMID  20208549. 
129. Kruss S, Salem DP, Vuković L, Lima B, Vander Ende E, Boyden ES и др. (21 февраля 2017 г.). «Высокоразрешающая визуализация оттока клеточного дофамина с использованием массива флуоресцентных наносенсоров». Труды Национальной академии наук . 114 (8): 1789–1794. Bibcode : 2017PNAS..114.1789K. doi : 10.1073/pnas.1613541114 . ISSN  0027-8424. PMC 5338365. PMID 28179565  . 
130. Wu H, Nißler R, Morris V, Herrmann N, Hu P, Jeon SJ, et al. (8 апреля 2020 г.). «Мониторинг здоровья растений с помощью флуоресцентных наносенсоров H 2 O 2 в ближнем инфракрасном диапазоне». Nano Letters . 20 (4): 2432–2442. Bibcode :2020NanoL..20.2432W. doi :10.1021/acs.nanolett.9b05159. ISSN  1530-6984. PMID  32097014. S2CID  211524215.
131. Lew TT, Koman VB, Silmore KS, Seo JS, Gordiichuk P, Kwak SY и др. (15 апреля 2020 г.). «Обнаружение в реальном времени вызванных раной сигнальных волн H2O2 в растениях с помощью оптических наносенсоров». Nature Plants . 6 (4): 404–415. doi :10.1038/s41477-020-0632-4. ISSN  2055-0278. PMID  32296141. S2CID  215774820.
132. Jin H, Heller DA, Kim JH, Strano MS (10 декабря 2008 г.). «Стохастический анализ ступенчатых реакций тушения флуоресценции на однослойных углеродных нанотрубках: датчики одиночных молекул». Nano Letters . 8 (12): 4299–4304. Bibcode :2008NanoL...8.4299J. doi :10.1021/nl802010z. ISSN  1530-6984. PMID  19367966.
133. Giraldo JP, Landry MP, Kwak SY, Jain RM, Wong MH, Iverson NM и др. (август 2015 г.). «Ратиометрический датчик с использованием флуоресцентных углеродных нанотрубок одинарной хиральности в ближнем инфракрасном диапазоне: применение для мониторинга in vivo». Small . 11 (32): 3973–3984. doi :10.1002/smll.201403276. hdl : 1721.1/102316 . ISSN  1613-6810. PMID  25981520. S2CID  44726670.
134. Динарванд М., Нойберт Э., Мейер Д., Селваджио Г., Манн ФА., Эрпенбек Л. и др. (11 сентября 2019 г.). «Ближнеинфракрасная визуализация высвобождения серотонина из клеток с помощью флуоресцентных наносенсоров». Nano Letters . 19 (9): 6604–6611. Bibcode : 2019NanoL..19.6604D. doi : 10.1021/acs.nanolett.9b02865. ISSN  1530-6984. PMID  31418577. S2CID  201019834.
135. Чон С., Ян Д., Бейен А.Г., Дель Бонис-О'Доннелл Дж.Т., Гест AM, Наварро Н. и др. (6 декабря 2019 г.). «Высокопроизводительная эволюция наносенсоров серотонина ближнего инфракрасного диапазона». Достижения науки . 5 (12): eaay3771. Бибкод : 2019SciA....5.3771J. doi : 10.1126/sciadv.aay3771. ISSN  2375-2548. ПМК 6920020 . ПМИД  31897432. 
136. Manoharan G, Bösel P, Thien J, Holtmannspötter M, Meingast L, Schmidt M и др. (25 февраля 2023 г.). «Клик-функционализация силанизированных углеродных нанотрубок: от неорганических гетероструктур до биосенсорных наногибридов». Molecules . 28 (5): 2161. doi : 10.3390/molecules28052161 . ISSN  1420-3049. PMC 10004328 . PMID  36903408. 
137. Del Bonis-O'Donnell JT, Pinals RL, Jeong S, Thakrar A, Wolfinger RD, Landry MP (8 января 2019 г.). «Хемометрические подходы к разработке инфракрасных наносенсоров для отображения антрациклинов». Биохимия . 58 (1): 54–64. doi : 10.1021/acs.biochem.8b00926. ISSN  0006-2960. PMC 6411385. PMID  30480442 . 
138. Wong MH, Giraldo JP, Kwak SY, Koman VB, Sinclair R, Lew TT и др. (февраль 2017 г.). «Нитроароматическое обнаружение и инфракрасная связь от растений дикого типа с использованием растительной нанобионики». Nature Materials . 16 (2): 264–272. Bibcode :2017NatMa..16..264W. doi :10.1038/nmat4771. ISSN  1476-1122. PMID  27798623.
139. Xu X, Clément P, Eklöf-Österberg J, Kelley-Loughnane N, Moth-Poulsen K, Chávez JL и др. (11 июля 2018 г.). «Реконфигурируемые мультиплексные сенсорные устройства на основе углеродных нанотрубок». Nano Letters . 18 (7): 4130–4135. Bibcode : 2018NanoL..18.4130X. doi : 10.1021/acs.nanolett.8b00856. ISSN  1530-6984. PMID  29923734. S2CID  49310769.
140. Jena PV, Roxbury D, Galassi TV, Akkari L, Horoszko CP, Iaea DB и др. (28 ноября 2017 г.). «Оптический репортер на основе углеродной нанотрубки картирует эндолизосомальный липидный поток». ACS Nano . 11 (11): 10689–10703. doi :10.1021/acsnano.7b04743. ISSN  1936-0851. PMC 5707631 . PMID  28898055. 
141. Galassi TV, Jena PV, Shah J, Ao G, Molitor E, Bram Y и др. (3 октября 2018 г.). «Оптический нанорепортер эндолизосомального накопления липидов выявляет стойкие эффекты диеты на гепатофаги in vivo». Science Translational Medicine . 10 (461). doi :10.1126/scitranslmed.aar2680. ISSN  1946-6234. PMC 6543545 . PMID  30282694. 
142. Bisker G, Dong J, Park HD, Iverson NM, Ahn J, Nelson JT и др. (8 января 2016 г.). "Молекулярное распознавание фазы короны, нацеленное на белок". Nature Communications . 7 (1): 10241. Bibcode :2016NatCo...710241B. doi :10.1038/ncomms10241. ISSN  2041-1723. PMC 4729864 . PMID  26742890. 
143. Kim J, Campbell AS, de Ávila BE, Wang J (апрель 2019 г.). «Носимые биосенсоры для мониторинга здравоохранения». Nature Biotechnology . 37 (4): 389–406. doi :10.1038/s41587-019-0045-y. ISSN  1087-0156. PMC 8183422 . PMID  30804534. 
144. Barone PW, Strano MS (11 декабря 2006 г.). «Обратимое управление агрегацией углеродных нанотрубок для сенсора сродства к глюкозе». Angewandte Chemie International Edition . 45 (48): 8138–8141. doi :10.1002/anie.200603138. ISSN  1433-7851. PMID  17099921.
145. Зубковс В., Ван Х., Шугерс Н., Венингер А., Глидер А., Каттанео С. и др. (2022). «Биоинженерия наносенсора глюкозооксидазы для непрерывного мониторинга глюкозы в ближнем инфракрасном диапазоне». Nanoscale Advances . 4 (11): 2420–2427. Bibcode : 2022NanoA...4.2420Z. doi : 10.1039/D2NA00092J. ISSN  2516-0230. PMC 9154020. PMID 35746900  . 
146. Harvey JD, Jena PV, Baker HA, Zerze GH, Williams RM, Galassi TV и др. (13 марта 2017 г.). "Углеродный нанотрубочный репортер событий гибридизации микроРНК in vivo". Nature Biomedical Engineering . 1 (4). doi :10.1038/s41551-017-0041. ISSN  2157-846X. PMC 5568023 . PMID  28845337. 
147. Harvey JD, Baker HA, Ortiz MV, Kentsis A, Heller DA (24 мая 2019 г.). «Обнаружение ВИЧ с помощью датчика РНК на основе углеродной нанотрубки». ACS Sensors . 4 (5): 1236–1244. doi :10.1021/acssensors.9b00025. ISSN  2379-3694. PMC 7556989. PMID  31056899 . 
148. Kallmyer NE, Abdennadher MS, Agarwal S, Baldwin-Kordick R, Khor RL, Kooistra AS и др. (23 марта 2021 г.). «Недорогие флуориметры ближнего инфракрасного диапазона: обеспечение возможности перевода анализов на основе ближнего инфракрасного диапазона в полевые условия». Аналитическая химия . 93 (11): 4800–4808. doi :10.1021/acs.analchem.0c03732. ISSN  0003-2700. PMID  33703890. S2CID  232188200.
149. Shumeiko V, Paltiel Y, Bisker G, Hayouka Z, Shoseyov O (14 сентября 2020 г.). «Бумажный оптический биосенсор ближнего инфракрасного диапазона для количественного обнаружения активности протеазы с использованием инкапсулированных пептидами SWCNT». Датчики . 20 (18): 5247. Bibcode : 2020Senso..20.5247S. doi : 10.3390/s20185247 . ISSN  1424-8220. PMC 7570893. PMID 32937986  . 
150. Nißler R, Bader O, Dohmen M, Walter SG, Noll C, Selvaggio G и др. (25 ноября 2020 г.). «Удаленная идентификация патогенов в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью мультиплексных наносенсоров». Nature Communications . 11 (1): 5995. Bibcode :2020NatCo..11.5995N. doi :10.1038/s41467-020-19718-5. ISSN  2041-1723. PMC 7689463 . PMID  33239609. 
151. Nißler R, Müller AT, Dohrman F, Kurth L, Li H, Cosio EG и др. (10 января 2022 г.). «Обнаружение и визуализация реакции патогенов растений с помощью флуоресцентных полифенольных сенсоров ближнего инфракрасного диапазона». Angewandte Chemie International Edition . 61 (2): e202108373. doi :10.1002/anie.202108373. ISSN  1433-7851. PMC 9298901. PMID 34608727  . 
152. Елизарова С., Шуайб А.А., Шайб А., Хилл Б., Манн Ф., Брозе Н. и др. (31 мая 2022 г.). «Флуоресцентная наносенсорная краска обнаруживает высвобождение дофамина при аксональных варикозах с высоким пространственно-временным разрешением». Труды Национальной академии наук . 119 (22): e2202842119. Bibcode : 2022PNAS..11902842E. doi : 10.1073/pnas.2202842119 . ISSN  0027-8424. PMC 9295782. PMID 35613050  . 
153. Gerstman E, Hendler-Neumark A, Wulf V, Bisker G (10 мая 2023 г.). «Мониторинг образования фибриновых сгустков как части каскада коагуляции с использованием флуоресцентных однослойных углеродных нанотрубок». ACS Applied Materials & Interfaces . 15 (18): 21866–21876. doi :10.1021/acsami.3c00828. ISSN  1944-8244. PMC 10176323. PMID 37128896  . 
154. Эрлих Р., Хендлер-Ноймарк А., Вульф В., Амир Д., Бискер Г. (июль 2021 г.). «Оптические наносенсоры для обратной связи в реальном времени по секреции инсулина β-клетками». Small . 17 (30): e2101660. doi :10.1002/smll.202101660. ISSN  1613-6810. PMID  34197026.
155. Ким М., Чен С., Ван П., Мулви Дж.Дж., Ян И., Вун С. и др. (17 марта 2022 г.). «Обнаружение рака яичников с помощью спектрального отпечатка модифицированных квантовыми дефектами углеродных нанотрубок в сыворотке с помощью машинного обучения». Nature Biomedical Engineering . 6 (3): 267–275. doi :10.1038/s41551-022-00860-y. ISSN  2157-846X. PMC 9108893 . PMID  35301449. 
156. Metternich JT, Wartmann JA, Sistemich L, Nißler R, Herbertz S, Kruss S (12 июля 2023 г.). «Ближнеинфракрасные флуоресцентные биосенсоры на основе ковалентных ДНК-якорей». Журнал Американского химического общества . 145 (27): 14776–14783. doi :10.1021/jacs.3c03336. ISSN  0002-7863. PMID  37367958. S2CID  259261621.
157. Ackermann J, Reger E, Jung S, Mohr J, Herbertz S, Seidl K и др. (Февраль 2024 г.). «Умные слайды для оптического мониторинга клеточных процессов». Advanced Functional Materials . 34 (6). doi : 10.1002/adfm.202309064 . ISSN  1616-301X.
158. "Smart Nanotubes - Разработка газового датчика". Smart Nanotubes . Получено 9 февраля 2024 г. .
159. "Добро пожаловать". www.zymosense.com . Получено 9 февраля 2024 г. .
160. Clément P, Ackermann J, Sahin-Solmaz N, Herbertz S, Boero G, Kruss S и др. (Ноябрь 2022 г.). «Сравнение электрических и оптических режимов трансдукции наносенсоров на основе SWCNT, обернутых ДНК, для обратимого обнаружения нейротрансмиттеров». Биосенсоры и биоэлектроника . 216 : 114642. doi : 10.1016/j.bios.2022.114642. PMID  36055131.
161. O'Connell MJ, Bachilo SM, Huffman CB, Moore VC, Strano MS, Haroz EH и др. (26 июля 2002 г.). "Band Gap Fluorescence from Individual Single-Walled Carbon Nanotubes". Science . 297 (5581): 593–596. Bibcode :2002Sci...297..593O. doi :10.1126/science.1072631. ISSN  0036-8075. PMID  12142535. S2CID  22623119.
162. Xu B, Wu X, Kim M, Wang P, Wang Y (28 января 2021 г.). «Электролюминесценция из 4-нитроарильных органических центров окраски в полупроводниковых однослойных углеродных нанотрубках». Журнал прикладной физики . 129 (4): 044305. Bibcode : 2021JAP...129d4305X. doi : 10.1063/5.0039047 . ISSN  0021-8979.
163. Li MK, Riaz A, Wederhake M, Fink K, Saha A, Dehm S и др. (23 августа 2022 г.). «Электролюминесценция однослойных углеродных нанотрубок с квантовыми дефектами». ACS Nano . 16 (8): 11742–11754. doi :10.1021/acsnano.2c03083. ISSN  1936-0851. OSTI  1879407. PMID  35732039. S2CID  249956650.
164. Hong G, Antaris AL, Dai H (10 января 2017 г.). «Флуорофоры ближнего инфракрасного диапазона для биомедицинской визуализации». Nature Biomedical Engineering . 1 (1). doi :10.1038/s41551-016-0010. ISSN  2157-846X. S2CID  78795936.
165. Hong G, Diao S, Antaris AL, Dai H (14 октября 2015 г.). «Углеродные наноматериалы для биологической визуализации и наномедицинской терапии». Chemical Reviews . 115 (19): 10816–10906. doi :10.1021/acs.chemrev.5b00008. ISSN  0009-2665. PMID  25997028.
166. Dong J, Salem DP, Sun JH, Strano MS (24 апреля 2018 г.). «Анализ мультиплексных массивов наносенсоров на основе флуоресцентных однослойных углеродных нанотрубок ближнего инфракрасного диапазона». ACS Nano . 12 (4): 3769–3779. doi :10.1021/acsnano.8b00980. ISSN  1936-0851. PMID  29614219.
167. Salem DP, Gong X, Liu AT, Akombi K, Strano MS (7 января 2020 г.). «Иммобилизация и функция nIR-флуоресцентных углеродных нанотрубочных датчиков на бумажных подложках для жидкостных манипуляций». Аналитическая химия . 92 (1): 916–923. doi :10.1021/acs.analchem.9b03756. ISSN  0003-2700. PMID  31829619. S2CID  209340238.
168. Roxbury D, Jena PV, Williams RM, Enyedi B, Niethammer P, Marcet S и др. (21 сентября 2015 г.). «Гиперспектральная микроскопия ближней инфракрасной флуоресценции позволяет получать изображения 17-хиральных углеродных нанотрубок». Scientific Reports . 5 (1): 14167. Bibcode :2015NatSR...514167R. doi :10.1038/srep14167. ISSN  2045-2322. PMC 4585673 . PMID  26387482. 
169. Wei X, Tanaka T, Akizuki N, Miyauchi Y, Matsuda K, Ohfuchi M и др. (19 мая 2016 г.). «Разделение одинарной хиральности и оптические свойства (5,4) однослойных углеродных нанотрубок». Журнал физической химии C. 120 ( 19): 10705–10710. doi :10.1021/acs.jpcc.6b03257. ISSN  1932-7447.
170. Selvaggio G, Chizhik A, Nißler R, Kuhlemann l, Meyer D, Vuong L и др. (20 марта 2020 г.). «Отслоенные ближние инфракрасные флуоресцентные силикатные нанолисты для (био)фотоники». Nature Communications . 11 (1): 1495. Bibcode :2020NatCo..11.1495S. doi :10.1038/s41467-020-15299-5. ISSN  2041-1723. PMC 7083911 . PMID  32198383. 
171. Sistemich L, Galonska P, Stegemann J, Ackermann J, Kruss S (12 июня 2023 г.). "Визуализация времени жизни флуоресценции биомолекул в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием углеродных нанотрубок**". Angewandte Chemie International Edition . 62 (24): e202300682. doi : 10.1002/anie.202300682 . ISSN  1433-7851. PMID  36891826.
172. Kruss S, Hilmer AJ, Zhang J, Reuel NF, Mu B, Strano MS (декабрь 2013 г.). «Углеродные нанотрубки как оптические биомедицинские датчики». Advanced Drug Delivery Reviews . 65 (15): 1933–1950. doi :10.1016/j.addr.2013.07.015. PMID  23906934.
173. Boghossian AA, Zhang J, Barone PW, Reuel NF, Kim JH, Heller DA и др. (18 июля 2011 г.). «Флуоресцентные датчики ближнего инфракрасного диапазона на основе однослойных углеродных нанотрубок для применения в науках о жизни». ChemSusChem . 4 (7): 848–863. Bibcode :2011ChSCh...4..848B. doi :10.1002/cssc.201100070. ISSN  1864-5631. PMID  21751417.
174. Pagni J (5 марта 2010 г.). «Amroy стремится стать нанолидером». European Plastics News. Архивировано из оригинала 10 июля 2011 г.
175. "Лента из углеродных нанотрубок остается липкой при экстремальных температурах". Информационный бюллетень Nanowerk . Американское химическое общество. 10 июля 2019 г.
176. "Nanotube Tips". nanoScience instruments. Архивировано из оригинала 27 октября 2011 г.
177. «Решение на основе нанотрубок для медицинских приборов одобрено для выхода на рынок ЕС». Med-Tech Innovation . 21 сентября 2022 г. Получено 6 сентября 2024 г.
178. Kim MJ, Kim H, Kim J, Lee YJ, Lee W, Hwang JY и др. (28 июня 2024 г.). «Гибридизация на молекулярном уровне однослойных углеродных нанотрубок и медного комплекса с уравновешенными электростатическими взаимодействиями». Communications Materials . 5 (1): 1–11. doi : 10.1038/s43246-024-00548-7 . ISSN  2662-4443.
179. Paleo AJ, Martinez-Rubi Y, Krause B, Pötschke P, Jakubinek MB, Ashrafi B и др. (13 октября 2023 г.). «Композитные листы из углеродных нанотрубок и полиуретана для гибких термоэлектрических материалов». ACS Applied Nano Materials . 6 (19): 17986–17995. doi :10.1021/acsanm.3c03247. ISSN  2574-0970. PMC 10580240 . PMID  37854856. 
180. Tiza MT (6 декабря 2022 г.). «Применение наноматериалов в дорожных покрытиях». NanoEra (2(2), 23–29) – через Atatürk University Press.
181. Demski S, Misiak M, Majchrowicz K, Komorowska G, Lipkowski A, Stankiewicz K и др. (21 мая 2024 г.). «Механическая переработка углепластиков на основе термопластичной акриловой смолы с добавлением углеродных нанотрубок». Scientific Reports . 14 (1): 11550. doi :10.1038/s41598-024-62594-y. ISSN  2045-2322. PMC 11109235 . PMID  38773242. 
182. Нечаусов С, Мириев А (15 сентября 2024 г.). «3D-печатные композиты на основе ионогеля с высокой смешанной проводимостью для мягких многофункциональных устройств». Chemical Engineering Journal . 496 : 153759. doi : 10.1016/j.cej.2024.153759 . ISSN  1385-8947.
183. Noyce SG, Doherty JL, Cheng Z, Han H, Bowen S, Franklin AD (март 2019 г.). «Электронная стабильность транзисторов из углеродных нанотрубок при длительном смещении». Nano Letters . 19 (3): 1460–1466. Bibcode : 2019NanoL..19.1460N. doi : 10.1021/acs.nanolett.8b03986. PMID  30720283. S2CID  73450707.
184. "Публикации по применению углеродных нанотрубок, включая микропроизводство каркасов". nano.byu.edu . 27 мая 2014 г.
185. Belkin A, Hubler A, Bezryadin A (февраль 2015 г.). "Самоорганизующиеся шевелящиеся наноструктуры и принцип максимального производства энтропии". Scientific Reports . 5 : 8323. Bibcode :2015NatSR...5E8323B. doi :10.1038/srep08323. PMC 4321171 . PMID  25662746. 
186. Tan CW, Tan KH, Ong YT, Mohamed AR, Zein SH, Tan SH (сентябрь 2012 г.). «Энергетические и экологические применения углеродных нанотрубок». Environmental Chemistry Letters . 10 (3): 265–273. Bibcode : 2012EnvCL..10..265T. doi : 10.1007/s10311-012-0356-4. S2CID  95369378.
187. Такер А. «Джек Андрака, юный вундеркинд рака поджелудочной железы». Smithsonian Magazine . Получено 2 марта 2021 г.
188. [1] US 9329021, DeLuca MJ, Felker CJ, Heider D, «Система и методы для использования при мониторинге конструкции», опубликовано 3 мая 2016 г. 
189. "Pirahna USV построен с использованием нано-улучшенного углеродного препрега". ReinforcedPlastics.com. 19 февраля 2009 г. Архивировано из оригинала 3 марта 2012 г.
190. LaPedus M (22 марта 2021 г.). "EUV Pellicles Finally Ready". Semiconductor Engineering . Получено 13 ноября 2022 г. .
191. Zanello LP, Zhao B, Hu H, Haddon RC (март 2006 г.). «Пролиферация костных клеток на углеродных нанотрубках». Nano Letters . 6 (3): 562–567. Bibcode : 2006NanoL...6..562Z. doi : 10.1021/nl051861e. PMID  16522063.
192. "Острота и прочность легендарных мечей благодаря нанотрубкам, говорится в исследовании". news.nationalgeographic.com . Архивировано из оригинала 18 ноября 2006 г.
193. Gullapalli S, Wong MS (2011). "Нанотехнология: руководство по нанообъектам" (PDF) . Chemical Engineering Progress . 107 (5): 28–32. Архивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2012 г. . Получено 24 ноября 2011 г. .
194. Саймонит Т. «IBM ожидает, что компьютерные чипы на основе транзисторов на нанотрубках будут готовы вскоре после 2020 года». MIT Technology Review .
195. Billington J (4 августа 2022 г.). «Более быстрая зарядка и более мощные аккумуляторы электромобилей за счет производства графеновых нанотрубок». Electric & Hybrid Vehicle Technology International . Получено 7 августа 2024 г.
196. Мур С. (31 августа 2020 г.). «Графеновые нанотрубки делают полиамид окрашиваемым». Plastics Today . Получено 7 августа 2024 г.{{cite news}}: CS1 maint: url-status (link)
197. "Clear Skies Coatings представила водорастворимую проводящую грунтовку и усилитель адгезии с графеновыми нанотрубками - IPCM". www.ipcm.it . Получено 7 августа 2024 г.
198. "Преодоление проблем с напольными покрытиями с контролем ESD: всеобъемлющее руководство по ANSI/ESD S20.20-2021 | FLOOR Trends & Installation". www.floortrendsmag.com . Получено 7 августа 2024 г.
199. Soto Beobide A, Bieri R, Szakács Z, Sparwasser K, Kaitsa IG, Georgiopoulos I и др. (январь 2024 г.). «Raman Spectroscopy Unfolds the Fate and Transformation of SWCNTs after Abrasive Wear of Epoxy Floor Coatings». Наноматериалы . 14 (1): 120. doi : 10.3390/nano14010120 . ISSN  2079-4991. PMC 10780583. PMID 38202575  . 
200. «Графен выходит в промышленный оборот без особого шума». www.compositesworld.com . 26 июля 2024 г. . Получено 7 августа 2024 г. .
201. "OCSiAl, Daikin улучшают устойчивость фторполимеров к экстремальным условиям | European Rubber Journal". www.european-rubber-journal.com . Получено 7 августа 2024 г. .
202. Liu G, Wang H, Ren T, Chen Y, Liu S (январь 2024 г.). «Систематическое исследование свойств деградации композитов из нитрилбутадиенового каучука/полиамидного эластомера/однослойных углеродных нанотрубок в термоокислительных и горячих масляных средах». Полимеры . 16 (2): 226. doi : 10.3390/polym16020226 . ISSN  2073-4360. PMC 10820770. PMID 38257025  . 
203. "BÜFA выпускает линейку новых проводящих гелькоутов". www.compositesworld.com . 26 июля 2024 г. . Получено 7 августа 2024 г. .
204. "Полимерные волокна с графеновыми нанотрубками позволяют нагревать труднодоступные предметы сложной формы - Modern Plastics India". 21 февраля 2022 г. Получено 7 августа 2024 г.
205. Thomas DJ (июнь 2018 г.). «Сверхтонкая графитированная многостенная наноструктурированная пряжа для производства электропроводящей ткани». Международный журнал передовых производственных технологий . 96 (9–12): 3805–3808. doi :10.1007/s00170-017-1320-z. S2CID  115751858.
206. Сандерсон К (2006). «Самый острый разрез от меча из нанотрубок». Nature News . doi : 10.1038/news061113-11 . S2CID  136774602.
207. Reibold M, Paufler P, Levin AA, Kochmann W, Pätzke N, Meyer DC (ноябрь 2006 г.). "Материалы: углеродные нанотрубки в древней дамасской сабле". Nature . 444 (7117): 286. Bibcode :2006Natur.444..286R. doi : 10.1038/444286a . PMID  17108950. S2CID  4431079.
208. Valenti G, Boni A, Melchionna M, Cargnello M, Nasi L, Bertoni G и др. (декабрь 2016 г.). «Коаксиальные гетероструктуры, интегрирующие диоксид палладия/титана с углеродными нанотрубками для эффективного электрокаталитического выделения водорода». Nature Communications . 7 : 13549. Bibcode :2016NatCo...713549V. doi :10.1038/ncomms13549. PMC 5159813 . PMID  27941752. 
209. Lienig J, Thiele M (2018). «Смягчение электромиграции в физическом проектировании». Основы проектирования интегральных схем с учетом электромиграции . Springer. стр. 138–140. doi :10.1007/978-3-319-73558-0. ISBN 978-3-319-73557-3.
210. Mintmire JW, Dunlap BI, White CT (февраль 1992 г.). «Являются ли фуллереновые трубочки металлическими?». Physical Review Letters . 68 (5): 631–634. Bibcode : 1992PhRvL..68..631M. doi : 10.1103/PhysRevLett.68.631. PMID  10045950.
211. Деккер С (май 1999). «Углеродные нанотрубки как молекулярные квантовые провода». Physics Today . 52 (5): 22–28. Bibcode : 1999PhT....52e..22D. doi : 10.1063/1.882658.
212. Martel R, Derycke V, Lavoie C, Appenzeller J, Chan KK, Tersoff J и др. (декабрь 2001 г.). «Амбиполярный электрический транспорт в полупроводниковых однослойных углеродных нанотрубках». Physical Review Letters . 87 (25): 256805. Bibcode : 2001PhRvL..87y6805M. doi : 10.1103/PhysRevLett.87.256805. PMID  11736597.
213. Susantyoko RA, Karam Z, Alkhoori S, Mustafa I, Wu CH, Almheiri S (2017). «Технология изготовления ленточного литья с использованием поверхностной инженерии для коммерциализации листов автономных углеродных нанотрубок». Journal of Materials Chemistry A . 5 (36): 19255–19266. doi :10.1039/c7ta04999d.
214. Karam Z, Susantyoko RA, Alhammadi A, Mustafa I, Wu CH, Almheiri S (июнь 2018 г.). «Разработка метода поверхностного литья ленты для изготовления свободностоящих листов углеродных нанотрубок, содержащих наночастицы Fe ₂ O ₃ для гибких батарей». Advanced Engineering Materials . 20 (6): 1701019. doi :10.1002/adem.201701019. S2CID  139283096.
215. Behabtu N, Young CC, Tsentalovich DE, Kleinerman O, Wang X, Ma AW и др. (январь 2013 г.). «Прочные, легкие, многофункциональные волокна углеродных нанотрубок со сверхвысокой проводимостью». Science . 339 (6116): 182–186. Bibcode :2013Sci...339..182B. doi :10.1126/science.1228061. hdl : 1911/70792 . PMID  23307737. S2CID  10843825.
216. Piraux L, Araujo FA, Bui TN, Otto MJ, Issi JP (26 августа 2015 г.). «Двумерный квантовый транспорт в высокопроводящих углеродных нанотрубчатых волокнах». Physical Review B. 92 ( 8): 085428. Bibcode : 2015PhRvB..92h5428P. doi : 10.1103/PhysRevB.92.085428.
217. Liu F, Wagterveld RM, Gebben B, Otto MJ, Biesheuvel PM, Hamelers HV (ноябрь 2014 г.). «Углеродные нанотрубчатые нити как прочные гибкие проводящие емкостные электроды». Colloid and Interface Science Communications . 3 : 9–12. doi : 10.1016/j.colcom.2015.02.001 .
218. Pyrhönen J, Montonen J, Lindh P, Vauterin J, Otto M (28 февраля 2015 г.). «Замена меди новыми углеродными наноматериалами в обмотках электрических машин». International Review of Electrical Engineering . 10 (1): 12. CiteSeerX 10.1.1.1005.8294 . doi :10.15866/iree.v10i1.5253. 
219. Пряжа из углеродных нанотрубок вращает электродвигатели в LUT. Youtube
220. Fraser K, Kodali V, Yanamala N, Birch ME, Cena L, Casuccio G и др. (декабрь 2020 г.). «Физико-химическая характеристика и генотоксичность широкого класса углеродных нанотрубок и нановолокон, используемых или производимых на предприятиях США». Particle and Fibre Toxicology . 17 (1): 62. Bibcode : 2020PFTox..17...62F. doi : 10.1186/s12989-020-00392-w . PMC 7720492. PMID  33287860 . 
221. Fraser K, Hubbs A, Yanamala N, Mercer RR, Stueckle TA, Jensen J, et al. (декабрь 2021 г.). «Гистопатология широкого класса углеродных нанотрубок и нановолокон, используемых или производимых на объектах США в мышиной модели». Particle and Fibre Toxicology . 18 (1): 47. Bibcode : 2021PFTox..18...47F. doi : 10.1186/s12989-021-00440-z . PMC 8686255. PMID  34923995 . 
222. Barbarino M, Giordano A (март 2021 г.). «Оценка канцерогенности углеродных нанотрубок в дыхательной системе». Cancers . 13 (6): 1318. doi : 10.3390/cancers13061318 . PMC 7998467 . PMID  33804168. 
223. "CDC - NIOSH Numbered Publications: Current Intelligence Bulletins (CIB) - Sorted By Date, Descending Order Without Publication Numbers". www.cdc.gov . Получено 9 ноября 2022 г. .
224. Howard J (апрель 2013 г.). «Профессиональное воздействие углеродных нанотрубок и нановолокон». Current Intelligence Bulletin . № 65. Публикация DHHS (NIOSH). doi : 10.26616/NIOSHPUB2013145 .
225. "Профессиональное воздействие углеродных нанотрубок и нановолокон". Current Intelligence Bulletin . № 65. 14 июля 2020 г. doi : 10.26616/NIOSHPUB2013145 .
226. Bishop L, Cena L, Orandle M, Yanamala N, Dahm MM, Birch ME и др. (26 сентября 2017 г.). «Оценка токсичности in vivo профессиональных компонентов жизненного цикла углеродных нанотрубок для предоставления контекста потенциальных эффектов на здоровье». ACS Nano . 11 (9): 8849–8863. doi :10.1021/acsnano.7b03038. ISSN  1936-0851. PMID  28759202.
227. "ECHA CHEM". chem.echa.europa.eu . Получено 10 июня 2024 г. .
228. "Завершена регистрация REACH для однослойных углеродных нанотрубок". pcimag.com . PCI Mag. 16 октября 2016 г. Архивировано из оригинала 24 ноября 2016 г. Получено 24 ноября 2016 г.
229. Pacios Pujadó M (2012). Углеродные нанотрубки как платформы для биосенсоров с электрохимической и электронной трансдукцией (диссертация). Springer Dissertations. Springer Heidelberg. стр. xx, 208. doi :10.1007/978-3-642-31421-6. hdl : 10803/84001 . ISBN 978-3-642-31421-6. S2CID  199491391.
230. Monthioux M, Kuznetsov VL (август 2006 г.). «Кому следует приписать заслугу открытия углеродных нанотрубок?» (PDF) . Carbon . 44 (9): 1621–1623. Bibcode :2006Carbo..44.1621M. doi :10.1016/j.carbon.2006.03.019. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
231. Радушкевич Л.В. (1952). О Структуре Углёрода, Образующегося При Термическом Разложении Окиси Углёрода 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.
232. Oberlin A, Endo M, Koyama T (март 1976). «Нитевидный рост углерода через разложение бензола». Journal of Crystal Growth . 32 (3): 335–349. Bibcode : 1976JCrGr..32..335O. doi : 10.1016/0022-0248(76)90115-9.
233. Eklund PC (2007). Отчет группы WTEC по 'Международной оценке исследований и разработок в области производства и применения углеродных нанотрубок' Заключительный отчет (PDF) (Отчет). Всемирный центр оценки технологий (WTEC). Архивировано из оригинала (PDF) 11 марта 2017 г. Получено 5 августа 2015 г.
234. Oberlin A, Endo M, Koyama T (март 1976). "Нитевидный рост углерода через разложение бензола" (PDF) . Journal of Crystal Growth . 32 (3): 335–349. Bibcode :1976JCrGr..32..335O. doi :10.1016/0022-0248(76)90115-9. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
235. JP 1982-58,966, Koyama T, Endo MT, «Метод производства углеродных волокон с помощью парофазного процесса», выпущен в 1983 г. 
236. Abrahamson J, Wiles PG, Rhoades BL (январь 1999). «Структура углеродных волокон, обнаруженных на анодах углеродной дуги». Carbon . 37 (11): 1873–1874. Bibcode :1999Carbo..37.1873A. doi :10.1016/S0008-6223(99)00199-2.
237. Пропал без вести (1982). «Пропал без вести». Известия Академии наук СССР. Металлы . 3 : 12–17. ^{[ необходима полная цитата ]}
238. US 4663230, Tennent HG, «Углеродные фибриллы, способ их получения и композиции, их содержащие», выдан 1987-05-05 
239. Иидзима С. (7 ноября 1991 г.). «Спиральные микротрубочки графитового углерода». Nature . 354 (6348): 56–58. Bibcode :1991Natur.354...56I. doi :10.1038/354056a0. S2CID  4302490.
240. Иидзима С., Ичихаши Т. (17 июня 1993 г.). «Однослойные углеродные нанотрубки диаметром 1 нм». Nature . 363 (6430): 603–605. Bibcode :1993Natur.363..603I. doi :10.1038/363603a0. S2CID  4314177.
241. Bethune DS, Kiang CH, De Vries MS, Gorman G, Savoy R, Vazquez J и др. (17 июня 1993 г.). «Кобальт-катализируемый рост углеродных нанотрубок со стенками из одного атомного слоя». Nature . 363 (6430): 605–607. Bibcode :1993Natur.363..605B. doi :10.1038/363605a0. S2CID  4321984.
242. Thess A, Lee R, Nicholas P, Dai H, Petit P, Robert J, et al. (Июль 1996). «Кристаллические веревки металлических углеродных нанотрубок». Science . 273 (5274): 483–487. Bibcode :1996Sci...273..483T. doi :10.1126/science.273.5274.483. PMID  8662534. S2CID  13284203.
243. Krätschmer W, Lamb LD, Fostiropoulos KH, Huffman DR (1990). "Твердый C60: новая форма углерода". Nature . 347 (6291): 354–358. Bibcode :1990Natur.347..354K. doi :10.1038/347354a0. S2CID  4359360.
244. Kokarneswaran M, Selvaraj P, Ashokan T, Perumal S, Sellappan P, Murugan KD и др. (ноябрь 2020 г.). «Обнаружение углеродных нанотрубок в керамике шестого века до н. э. из Килади, Индия». Scientific Reports . 10 (1): 19786. Bibcode :2020NatSR..1019786K. doi :10.1038/s41598-020-76720-z. PMC 7666134 . PMID  33188244. 

Внешние ссылки

• Наноуглерод: от графена до бакиболов. Интерактивные 3D-модели циклогексана, бензола, графена, графита, хиральных и нехиральных нанотрубок и бакиболов C60 - WeCanFigureThisOut.org.
• C60 и углеродные нанотрубки — короткое видео, объясняющее, как изготавливать нанотрубки из модифицированных графитовых листов, а также три различных типа нанотрубок, которые при этом образуются.
• Учебный модуль по зонной структуре углеродных нанотрубок и нанолент
• Подборка бесплатных статей по углеродным нанотрубкам
• Демонстрационный проект WOLFRAM: электронная зонная структура однослойной углеродной нанотрубки методом зонной складчатости
• Демонстрационный проект WOLFRAM: Электронная структура однослойной углеродной нанотрубки в сильносвязанном представлении Ванье