Karbon nanotüpleri: üretim, uygulama, özellikleri. Karbon nanotüp karbon nanotüpleri

Üçüncü karbon durumu (elmas ve grafit hariç) devrimci, yeni teknolojilerin dünyasını fethetti.
İşte birkaç makaleden alıntılar (üzerlerinde sylys ile).

http://www.nsu.ru/materials/ssl/text/news/physics/135.html.
Malzeme bilimi, nanoteknoloji, nanoelektronik, uygulamalı kimyadaki perspektif talimatların çoğu yakın zamanda, fullerenler, nanotüpler ve ortak termal karbon çerçeve yapıları olarak adlandırılabilecek diğer benzer yapılarla ilişkilendirilir. Bu ne?
Karbon çerçeve yapıları, yalnızca karbon atomundan oluşan büyük (ve bazen dev!) Moleküllerdir. Karbon çerçeve yapılarının yeni bir allotropik karbon formu olduğunu söyleyebilir (uzun süredir bilinen: elmas ve grafit). Bu moleküllerin ana özelliği, iskelet formlarıdır: "kabuk" ın içinde boş, boş gibi görünüyorlar.
Son olarak, zaten nanotüpler için icat eden çeşitli uygulamalar çaba göstermektedir. Kendisini öneren ilk şey, nanotüplerin çok dayanıklı mikroskobik çubuklar ve iplikler olarak kullanılmasıdır. Deneylerin sonuçları ve sayısal simülasyon gösterisi olarak, tek katmanlı bir nanotüpün jung modülü, çelikten daha büyük bir büyüklük sırası olan yaklaşık 1-5 TPA değerlerine ulaşır! Doğru, şu anda maksimum nanotüplerin uzunluğu, elbette, atom ölçeğinde çok büyük, ancak günlük kullanım için çok az olan yüzlerce mikrondur. Bununla birlikte, laboratuvarda elde edilen nanotüplerin uzunluğu yavaş yavaş artmaktadır - şimdi bilim adamları zaten milimetre hattına yaklaşmışlardır: çok katmanlı nanotüplerin sentezini 2 mm uzunluğunda sentezini tanımlar. Bu nedenle, yakın gelecekte bilim adamlarının santimetre ve hatta sayaçlarda uzunlukta nanotüplerin nasıl büyüyeceğini öğreneceklerinin her nedeni var! Tabii ki, gelecekteki teknolojileri büyük ölçüde etkileyecektir: çünkü yüzlerce kilogram kargo tutabilecek insan saçı olan "kablo" kalınlığı sayısız uygulamayı bulacaktır.
Nanotüplerin olağandışı elektriksel özellikleri onları nanoelektroniğin ana malzemelerinden biri yapar. Zaten bir Nanotüpe dayalı alan transistörlerinin deneyimli örnekleri oluşturuldu: Birkaç voltajın kilitleme voltajını uygulamak, bilim adamları tek katmanlı nanotüplerin iletkenliğini 5 siparişte değiştirmeyi öğrendiler!
Bilgisayar endüstrisinde zaten birkaç nanotüp uygulaması var. Örneğin, nanotube matrisinde çalışan ince düz ekranların prototipleri oluşturulur ve test edilir. Nanotüplerin uçlarından birine uygulanan voltajın etkisi altında, fosforlu ekrana düşen elektronlar diğer ucundan yayılmaya başlar ve bir piksel parıltısına neden olur. Elde edilen tahıl görüntüsü fevkalade küçük olacaktır: mikronun sırası!

http://brd.dorms.spbu.ru/nanotech/print.php?sid\u003d44.
Bir salgını olan sıradan bir kamera kullanarak nanotüpleri fotoğraflama girişimi, flaşın ışığında nanotube bloğunun yüksek sesle pamuk yaptığı ve parlak bir şekilde parlatıldığı gerçeğine yol açtı.
Paylaşılan bilim adamları, "Patlama Tehlikesi" tüplerinin beklenmedik şekilde açık olgusunun, bu malzeme için yeni olanları bulabileceğini, tamamen beklenmeyen uygulamaları, patlamayı baltalamak için tamamen beklenmeyen uygulamaları bulabilir. Ve ayrıca, belli ki, onları belirli alanlarda kullanmayı zorlaştıracak ya da zorlayacak.

http://www.sciteclibrary.com/rus/catalog/pages/2654.html
Şarj edilebilir pil kaynaklarının önemli bir uzantısı için beklenti açılır

http://vivovoco.nns.ru/vv/journal/vran/session/nano1.htm.
Karbon nanotube yapıları emisyon elektroniği için yeni bir malzemedir.

http://www.gazetangn.narod.ru/archive/ngn0221/space.html.
1996 yılında bile, bireysel karbon nanotüplerinin 100-500 fiber tüpün kanallarında kendiliğinden bükülebileceği ve bu keklerin gücü elmastan daha fazlaydı. Daha kesin olarak, 10-12 kat daha güçlü ve 6 kat daha kolay çeliktir. Sadece hayal edin: 1 milimetreli çapa sahip iplik, 20 tonluk kargoya, yüzlerce milyarlarca kez kendi ağırlığının daha fazlasına dayanabilir! İşte bu konulardan gelen ve uzun uzunlukta ağır yüklü kabloları alabilirsiniz. Aynı ışık ve dayanıklı malzemelerden, asansör çerçevesi ayrıca yeryüzünün üç çapında dev kule yüksekliği de yapılabilir. Buna göre, yolcu ve kargo kabinleri büyük hıza devam edecek - yine karbon nanotüplerinden ipler üzerinde askıya alınacak olan süper iletken mıknatıslar nedeniyle. Uzaydaki devasa navlun trafiği, diğer gezegenlerin aktif gelişimini başlatmanıza izin verecektir.
Eğer birileri bu proje, detaylar (Rusça), örneğin, http://private.peterlink.ru/geograd/space/future.htm sitesinde görebilirsiniz. Sadece karbon tüpleri hakkında bir kelime yoktur.
Ve http://www.eunet.lv/library/win/klark/fontany.txt, kendisinin en iyi işini düşündüğü yeni Arthur Clark "cennetin çeşmelerini" okuyabilirsiniz.

http://www.inauka.ru/science/28-08-01/article4805
Uzmanlara göre, nanoteknolojilerin yaklaşık 1 milyar transistör içerecek ve 1 volttan daha az bir besleme voltajında \u200b\u200b20 gigahertz sıklığında bir frekansta çalışabilecek ve 2007 yılında mikroişlemciler yaratmasına izin verdiler.

Nanotube Transistör
Tamamen karbon nanotüplerden oluşan ilk transistör oluşturulmuştur. Bu, olağan silikon cipsleri daha hızlı, ucuz ve daha küçük bileşenlerle değiştirme ihtimalini açar.
Dünyanın ilk nanotube transistörü, tanıdık bir transistör gibi davranan bir Y) nanotüptür - "bacaklardan" birine uygulanan potansiyel, diğer ikisi arasındaki akımı kontrol etmenizi sağlar. Aynı zamanda, "Nanotube Transistörü" nin volt-amper özelliği neredeyse mükemmeldir: akım veya akar veya değil.

http://www.pool.kiev.ua/ctients/poolhome.nsf/0/A95AD844A57C1236C2256BC6003DFBA8?Opendocument
Bilimsel dergi uygulamalı fizik mektuplarında 20 Mayıs'ta yayınlanan makalenin makalesine göre, IBM uzmanları karbon nanotüplerinde transistörleri geliştirmiştir. Çeşitli moleküler yapılara sahip deneylerin bir sonucu olarak, araştırmacılar bugünün karbon nanotüpleri üzerindeki transistörler için iletkenlik için en yüksek iletkenliği başarabildiler. İletkenlik ne kadar yüksek olursa, transistör ve daha güçlü entegre devreler daha da arttırılabilir. Ek olarak, araştırmacılar, transistörlerin karbon nanotüpler üzerindeki iletkenliğinin, aynı büyüklükteki en hızlı silikon transistörler için karşılık gelen göstergenin iki katından fazla olduğunu bulmuşlardır.

http://kv.by/index2003323401.htm.
Berkeley Alex Zettl'deki Kaliforniya Üniversitesi Profesörü bir grup, nanoteknoloji alanında başka bir atılım yaptı. Bilim adamları, 24 Temmuz'da "Doğa" dergisinde bildirildiği gibi, çok taşlı nanotüplere dayanan ilk en küçük nano-ölçekli motoru yarattılar. Bir karbon nanotube, rotorun monte edildiği bir tür eksen rolü gerçekleştirir. Nanotorchik'in yaklaşık 500 nm'sinin maksimum boyutları, rotor 100 ila 300 nm arasında bir uzunluğa sahiptir, ancak nanotube ekseninin sadece birkaç atomdaki bir çapta bir boyuta sahiptir, yani. Yaklaşık 5-10 nm.

http://www.computerra.ru/hitech/tech/26393/
Geçen gün, Boston Şirketi Nantero, nanoteknoloji temelinde oluşturulan temel olarak yeni bir örneğin hafıza kartlarının geliştirilmesi hakkında bir açıklama yaptı. Nantero Inc. Aktif olarak, yeni teknolojilerin geliştirilmesinde, özellikle, karbon nanotüplerine dayanarak uçucu olmayan RAM (RAM) oluşturma yöntemlerine yönelik yöntemlere dikkat çekti. Konuşmasında, Şirket'in temsilcisi, 10 GB bir hafıza panosunun oluşturulmasından adım adım olduklarını açıkladı. Cihazın yapısının temelinin nanotüp olduğu gerçeğinden dolayı, yeni hafızanın NRAM'ı (volatil olmayan (uçucu olmayan) RAM) çağırması önerildi.

http://www.ixs.nm.ru/nan0.htm.
Çalışmanın sonuçlarından biri, nanotüplerin olağanüstü özelliklerinin, son derece küçük boyutların parçacıklarının kütlesini ölçmek için pratik kullanımıydı. Tartılan parçacıkları nanotüplerin ucuna yerleştirirken, rezonans frekansı azalır. Nanotube kalibre edilirse (yani esnekliği bilinir), rezonans frekansını dengeleyerek parçacıkların kütlesini belirlemek mümkündür.

http://www.mediascenter.ru/a74.phtml.
İlk ticari uygulamalar arasında, bu elektriksel iletkenlik özelliklerinin bu malzemelerini vermek için boya veya plastikteki nanotüplerin eklenmesi olacaktır. Bu, bazı ürünlerde metal parçaları polimerik ile değiştirecektir.
Karbon nanotüpleri - pahalı malzeme. Şimdi CNI, gram başına 500 dolar bir fiyatla satıyor. Ek olarak, karbon nanotüplerinin saflaştırma teknolojisi, iyi tüplerin kötüden ayrılmasıdır - ve nanotüpleri diğer ürünlere tanıtmanın yöntemi iyileştirme gerektirir. Bazı görevleri çözmek için, Nobel seviyesinin açılması gerekebilir, Joshua Wolf, nanoteknolojide uzmanlaşmış olan Girişim Firması Lux Capital'in ortağını onaylar.

Araştırmacılar, tüm bilinen iletkenlerden daha yüksek olduğu ortaya çıkan elektrik iletkenliği nedeniyle karbon nanotüpleriyle ilgilendi. Ayrıca mükemmel ısı iletkenliğine sahipler, kimyasal olarak kararlıdır, acil mekanik mukavemette (çelik 1000 kez) farklılık gösterir ve bu da en şaşırtıcı, bükülürken veya bükülürken yarı iletken özellikler edinir. İş için halkanın şeklini verir. Karbon nanotüplerinin elektronik özellikleri, hem metallerde hem de yarı iletkenlerde (borunun eksenine göre karbon poligonlarının oryantasyonuna bağlı olarak), yani boyutlarına ve formlarına bağlı.

http://www.ci.ru/inform09_01/p04predel.htm.
Metal nanotube iletkenleri, konvansiyonel metallerden 102-103 kat daha yüksek akım yoğunluğuna dayanabilir ve yarı iletken nanotüpler elektrot tarafından üretilen bir alan vasıtasıyla elektriksel olarak açılabilir ve kapatılabilir; bu, alan transistörleri oluşturmanıza olanak sağlar.
IBM'den gelen bilim adamları, tüm metal nanotüpleri yok etmelerini sağlayan ve aynı zamanda sağlam yarı iletken bırakmalarını sağlayan "yapıcı bir yıkım" yöntemi geliştirdi.

http://www.pr.kg/articles/n0111/19-sci.htm.
Karbon nanotüpler insan sağlığı için mücadelede başka bir kullanım buldu - bu sefer Çinli bilim adamları içme suyunu kurşuntan temizlemek için nanotüp kullandı.

http://www.scientific.ru/journal/news/n030102.html.
Düzenli olarak karbon nanotüpleri hakkında yazıyoruz, ancak aslında çeşitli yarı iletken malzemelerden elde edilen başka nanotüp türleri de var. Bilim adamları, tam olarak verilen bir duvar kalınlığı, çap ve uzunluğa sahip nanotüplerin nasıl büyüyeceğini biliyorlar.
Nanotüpler, sıvıyı taşımak için nanotrub boru hateleri olarak kullanılabilir, ayrıca tam olarak doğrulanmış Nanocapkel ile şırınga için ipuçlarının rolünü oynayabilirler. Nanotüpler, tünel mikroskoplarını taramak için bir fabrika, Nanopintsa, ada olarak uygulanabilir. Yeterince kalın duvarlara sahip nanotüpler ve küçük bir çap, nanoobjects için destekleyici destekler olarak hizmet edebilir ve büyük çaplı ve ince duvarlara sahip nanotüpler nanokontajcıların ve nanokapsüllerin rolüdür. Silikon karbür dahil, silikon bazlı bileşiklerden nanotüpler, bu malzemeler dayanıklı ve elastik olduğu için mekanik ürünlerin imalatı için özellikle iyidir. Ayrıca elektroniklerde katı hal nanotüpleri kullanılabilir.

http://www.compula.ru/2003/5/12/39363/
IBM'in araştırma bölümü nanoteknolojide önemli bir başarı bildirdi. IBM Araştırma Uzmanları, karbon nanotüpleri zorlamayı başardı - dünyadaki birçok nanoteknolojik gelişmenin altında yatan son derece umut verici malzeme.
Işık yayan nanotüp, sadece 1.4 nm, yani insan saçının 50 bin kat daha ince bir çapa sahiptir. Bu, katı hal bir ışık yayan cihazın tarihindeki en minyatürdir. Yaratılışı, son birkaç yılda IBM'de gerçekleştirilen karbon nanotüplerinin elektriksel özelliklerini incelemek için bir programın sonucuydu.

http://bunburyodo.narod.ru/chem/solom.htm.
Yukarıda belirtilen yukarıda belirtilenlere ek olarak, metal nanotellerin yaratılmasının uygulanmasından çok uzaktır, nanotüplerde serin âbarların gelişimi popülerdir. Soğuk Yaygınlar, geleceğin düz bir televizyonunun kilit bir unsurudur, modern elektron ışını tüplerinin sıcak yayıcılarının yerini alırlar, ayrıca, 20-30 metrekarelik devasa ve güvensiz voltajlardan kurtulmanıza izin verir. Oda sıcaklığında, nanotüpler elektronlar, standart tungsten anot ile neredeyse bin derecede bir akım üretebilir ve hatta 500 V. voltaj (ve onlarca kilovolt ve 1500 derece gerekli (NAN)

http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/742.html
Karbon nanotüplerin esnekliğinin modülünün yüksek değerleri, Ultrahigh elastik deformasyonlarda yüksek mukavemet sağlayan kompozit malzemeler oluşturmayı mümkün kılar. Böyle bir malzemeden itfaiyeciler ve astronotların kıyafetleri için ultralight ve ağır hizmet tipi kumaşlar yapmak mümkün olacaktır.
Birçok teknolojik uygulama için, nanotüp malzemelerinin yüksek spesifik bir yüzey alanı çekicidir. Büyüme sürecinde rastgele yönelimli spiral nanotüpler oluşturulur, bu da nanometre boyutunun önemli miktarda boşluğunun ve boşluğun oluşumunu oluşturur. Sonuç olarak, nanotube malzemesinin spesifik yüzey alanı, yaklaşık 600 m2 / g değerlerine ulaşır. Böyle yüksek spesifik bir yüzey alanı, filtrelerde ve diğer kimyasal teknolojilerde kullanımlarının olasılığını açar.

http://www.1Sepember.ru/ru/him/2001/09/no09_1.htm.
Yerden aya gelen nanokabel, tek bir tüpten aya bir haşhaş taneli bir bobin üzerine tırmanılabilir.
Güçlü olarak, nanotüpler 50-100 kez çelikten üstündür (nanotüplerin altı kat daha az yoğunluğa sahip olmasına rağmen). Genç modül, malzemenin eksenel germe ve sıkıştırma ile direncinin karakteristiğidir - nanotüpler, karbon lifleri kadar ortalama iki kat daha yüksektir. Tüpler sadece dayanıklı değil, aynı zamanda esnektir, davranışlarını kırılgan pipetleri değil, zorlu lastik tüpleri hatırlatır.
Nanotüplerden oluşan 1 mm çapında bir iplik, kendi kütlelerinin birkaç yüz milyar katı olan 20 tonun yüküne dayanabilir.
Uluslararası bir bilim adamı grubu, nanotüplerin, aynı miktarda üç kat daha biyolojik olabilen, yüksek sıcaklıklardan, vakumdan ve birçok kimyasal reaktiflerden korkmadığı yapay kaslar oluşturmak için kullanılabileceğini göstermiştir.
Nanotüpler, iç boşluklarda gazların güvenli depolanması için mükemmel bir malzemedir. Her şeyden önce, bu, otomobiller için yakıt olarak uzun süredir kullanılmış olan hidrojen için geçerlidir, eğer hacimli, kalın duvarlı, ağır ve güvensiz, yapboz hidrojen depolama silindirlerinin ana avantajının hidrojenini mahrum etmediyse - büyük miktarda enerji ve bir kütle birimi ile ayrılmış (500 km, arabaya koşar, sadece yaklaşık 3 kg H2 gereklidir). "Benzobak" nanotüplerle doldurun, basınç altında sabit olabilir ve yakıt çıkarmak için - "gaz deposu" küçük bir ısıtma. Depolama enerjisinin kütlesi ve hacimsel yoğunluğundaki her zamanki gaz tüplerini aşmak ve (hidrojen ağırlığı, kabukla birlikte veya kabukla birlikte hacmine ek olarak), büyük çapa göre boşlukları olan nanotüplere ihtiyacımız var - 2-3 nm'den fazla.
Biyologlar, küçük proteinleri ve DNA moleküllerini nanotüplerin boşluğuna sokmayı başardılar. Bu, yeni tip katalizörler ve gelecekte, biyolojik olarak aktif molekülleri ve ilaçları bir veya başka bir otoriteye sunma yöntemi elde etme yöntemidir.

Giriş

15-20 yıl önce, çoğu, birçoğu silikonun olası değiştirilmesini bile düşünmedi. Birkaçı, zaten yirmi birinci yüzyılın başında, gerçek bir "nanometer yarışının" yarı iletken şirketler arasında başlayacağını varsayabilir. Nanomir ile kademeli bir yakınlaşma, düşünmenizi sağlar ve sonra ne olacak? Mura'nın ünlü yasası devam edecek mi? Sonuçta, daha ince üretim normlarına geçişle, geliştiricilerden önce giderek daha karmaşık görevler görünür. Birçok uzman, genellikle bir düzine veya başka yıllarda, silikonun daha ince silikon yapıları yaratmanın imkansız olduğu, silikon fiziksel olarak sigorta edilemeyen bir sınıra yaklaşacağına inanmaya meyillidir.

En son araştırmalara göre, en muhtemel olanlardan biri (ancak sadece tek kişiden uzak) adaylardan biri, "silika ikameleri" pozisyonu için adaylar karbon bazlı malzemelerdir - muhtemelen geleceğin temeli haline gelebilecek karbon nanotüpleri ve grafendir. nanoelektronik. Bu makalede onlar hakkında onlar hakkında konuşmak istedik. Aksine, nanotüpler hakkında daha fazla olacak, çünkü daha önce elde edildi ve daha iyi çalışıldı. Grafene ile ilişkili gelişmeler hala çok daha azdır, ancak onurunu azaltmaz. Araştırmacıların bir kısmı, grafenin karbon nanotüplerinden daha vaat eden bir materyal olduğuna inanıyor, bu yüzden bana bunun hakkında birkaç kelime söyleyeceğiz. Ayrıca, yakın zamanda ortaya çıkan araştırmacıların bazı başarıları biraz iyimserlik veriyor.

Aslında, bu aktif olarak gelişmekte olan bölgelerdeki tüm başarıları bir makale içinde kapsamak çok zordur, bu yüzden yalnızca son ayların kilit olaylarına dayanacağız. Makalenin amacı, "karbon" nanoelektronik alanındaki en ilginç ve en ilginç yeni başarılara ve kullanımının umut verici alanlarındaki okuyucuları kısaca tanıtmaktır. İlgilenenler için, bu konu hakkında daha ayrıntılı bilgi bulmak zor olmamalıdır (özellikle İngilizce bilgisi ile).

Karbon nanotüpleri

Birbirinden (grafit, elmas ve karabin), birkaç yıldır (fullerenes), birkaç yıl boyunca (fullerenes), birkaç yıldır, ilginç özelliklerle karbona dayanan çeşitli yapıların açılması ve incelenmesi hakkında raporlar vardır, Nanotüpler, nanochts, ultraine malzemeler vb.

Her şeyden önce, karbon nanotüpleriyle ilgileniyoruz - birimlerden onlarca nanometreye kadar sipariş çapı olan içi boş silindirik yapılar (geleneksel nanotüplerin uzunluğu, laboratuarlar zaten milimetre uzunluğunun uzunluğunu almasına rağmen, mikronlarla hesaplanır. ve hatta santimetre). Bu nanoyaşlar aşağıdaki gibi gösterilebilir: sadece grafit düzleminin şeridini alın ve silindirin içine çevirin. Tabii ki, bu sadece figüratif bir performans. Aslında, doğrudan bir grafit düzlemi elde edin ve "tüpün içine" bükün mümkün değildir. Karbon nanotüpleri elde etmek için yöntemler oldukça karmaşık ve hacimsel bir teknik problemdir ve değerlendirmeleri bu makalenin kapsamının ötesindedir.

Karbon nanotüpleri, çok çeşitli formlarla karakterize edilir. Örneğin, tek katmanlı veya çok kokulu (tek katmanlı veya çok katmanlı), düz veya spiral, uzun ve kısa, vb. Olabilir. Neyin önemli olduğu, nanotüplerin germe ve bükülme için alışılmadık derecede dayanıklı olduğu ortaya çıktı. Büyük mekanik gerilmelerin etkisi altında, nanotüpler kırılmaz, kırılmaz, ancak yapılarını yeniden inşa etmektedir. Bu arada, nanotüplerin gücüyle ilgili olduğu için, bu mülkün doğasının son çalışmalarından birini not etmek ilginçtir.

Boris Jacobson liderliğinde Pirinç Üniversitesi'nden (Pirinç Üniversitesi) Araştırmacılar, Karbon Nanotüplerinin "Akıllı Kendini İyileştirme Yapıları" gibi davrandığını tespit etti (çalışma 16 Şubat 2007'de dergi fiziksel inceleme mektuplarında yayınlandı). Böylece, kritik mekanik maruz kalma ve sıcaklık değişimlerinden veya radyoaktif radyasyonun neden olduğu deformasyonlarla, nanotüpler kendilerini "onarabilir". Nanotüplerde 6 karbonlu hücrelerin yanı sıra, ayrıca beş ve yarı-latom kümeleri var. Bu 5/7-atomik hücreler, deniz yoluyla buharlı tekneler gibi, karbon nanotube yüzeyinde döngüsel olarak hareket eden sıradışı davranış sergiler. Hasar kusur yerine meydana gelirse, bu hücreler, enerjiyi yeniden dağıtarak "Yara İyileşmesi" nde yer alır.

Ek olarak, nanotüpler, çok sayıda çalışmanın nesnesi haline gelen birçok beklenmedik elektrik, manyetik, optik özellik göstermektedir. Karbon nanotüplerin bir özelliği, tüm bilinen iletkenlerden daha yüksek olduğu ortaya çıkan elektriksel iletkenlikleridir. Ayrıca mükemmel termal iletkenliğe sahip, kimyasal olarak istikrarlı ve en ilginç, yarı iletken özellikler elde edebilir. Elektronik özelliklere göre, karbon nanotüpleri metal olarak veya karbon poligonların tüp eksenine göre oryantasyonu ile belirlenen yarı iletkenler olarak davranabilir.

Nanotüpler birbirleriyle birlikte yapışmaya meyillidir, metal ve yarı iletken nanotüplerden oluşan setleri oluşturur. Şimdiye kadar, zor bir görev, yalnızca yarı iletken nanotüplerin bir dizisinin sentezidir veya metalden yarı iletkenlerin ayrılması (ayrılması). Bu sorunu çözmenin en yeni yolları ile daha fazla bileceğiz.

Grafik

Karbon nanotüpleriyle karşılaştırıldığında grafen daha sonra elde edildi. Bunun, daha zayıf olduğu gibi, bu haberlerde bu kadar çok daha az sıklıkta, haberlerde grafene duyduğumuzu açıklanmaktadır. Ancak bu, esaslarından kurtulmaz. Bu arada, birkaç hafta önce, Grafen, araştırmacıların yeni gelişimi sayesinde bilimsel çevrelerde ilgi alanındaydı. Ancak bu biraz sonra ve şimdi biraz hikaye.

Ekim 2004'te, BBC News Bilgi kaynağı, Doktor Novoselov (Chernogolovka, Rusya) Grubu'nun Grupları ile birlikte Manchester (Chernogolovka, Rusya) Grubu ile birlikte meslektaşlarıyla Profesör Andre oyununun (Andre Geim) olduğunu bildirdi. bir karbon atomunun. Grafen denir, bir atomun kalınlığına sahip iki boyutlu düz bir karbon molekülüdür. Dünyada ilk kez, atom katmanını grafit kristalinden ayırmak mümkündü.

Aynı zamanda, oyun ve ekibi, grafene dayalı olarak sözde balistik transistör olarak adlandırıldı. Grafen, çok küçük boyutlu transistörler ve diğer yarı iletken cihazlar oluşturmanıza izin verir (yaklaşık birkaç nanometre). Transistör kanalının uzunluğunu azaltmak, özelliklerinde bir değişikliğe yol açar. Nanomyr, kuantum etkilerinin rolünü güçlendirir. Elektronlar kanala bir dalga de broil olarak hareket eder ve bu çarpışma sayısını azaltır ve buna göre, transistörün enerji verimliliğini arttırır.

Grafen, "konuşlandırılmış" bir karbon nanotüp olarak temsil edilebilir. Elektronların artan hareketliliği, nanoelektronik için en umut verici malzemelerin kategorisine dönüştürür. Grafenin alınmasından bu yana üç yıl sonra, mülkleri henüz iyi çalışılmamıştır. Ancak deneylerin ilk ilginç sonuçları zaten var.

Son "karbon" başarıları

Karbon nanotüplerle tanıştığımızdan (kronolojik olarak, önce elde edildi), daha sonra makalenin bu bölümünde de onlarla başlayacak. Muhtemelen, aşağıdaki içerik sorusunu olabilir: eğer karbon nanotüpleri çok iyi ve umut verici ise, neden hala seri üretimde uygulanmadılar?

Ana sorunlardan biri, makalenin başında zaten belirtilmiştir. Yalnızca belirli özelliklere sahip nanotüplerden oluşan bir diziyi sentezleme yöntemi, seri üretimde uygulanabilecek şekli ve boyutlar henüz oluşturulmamıştır. Yarı iletken ve metal özellikleri olan nanotüplerden oluşan bir "karışık" dizinin sıralanmasına daha büyük dikkat edilir (uzunluk ve çapta sıralama). Bu alandaki ilk gelişmelerden birini, ardından IBM'ye ait olan, ardından en son başarılara devam ediyoruz.

2001 Nisan 2001 tarihli çalışmalarda, "Elektriksel Dağılımı Kullanarak Mühendislik Karbon Nanotüpleri ve Nanotube Devreleri", IBM şirketi araştırmacılarının ilk önce 1 nanometre çapında bir çapa sahip karbon nanotüplerine dayanan bir transistör yaptığını ve sırasının uzunluğunu oluşturur. mikron birimleri. Dikkat, böyle bir üretimi perspektifte yapmanın bir yolunu bulmayı başardığı gerçeğine odaklandı.

IBM'den bilim adamları, tüm metal nanotüpleri yok etmelerini sağlayan ve aynı zamanda sağlam yarı iletken bırakmalarını sağlayan bir yöntem geliştirmiştir. İlk aşamada, nanotüp dizisi, silikon dioksitin bir substratına yerleştirilir. Daha sonra, elektrotlar nanotüplerin üstünde oluşturulur. Silikon substrat, alt elektrotun rolünü oynar ve yarı iletken nanotüplerin kilitlenmesine katkıda bulunur. Bir sonraki voltaj sağlanır. Sonuç olarak, metal özellikleri olan "korunmasız" nanotüpler imha edilir ve yarı iletken tamsayı kalır ve zarar görmemiştir.

Ama bu sadece sadece kelimelerle ve gerçekte sürecin kendisi çok daha zor görünüyor. 3-4 yıl sonra (yani 2004/2005 yılına kadar) aklın gelişimini getirme planları hakkında bildirilmiştir, ancak gördüğümüz gibi, bu teknolojinin uygulanmasına ilişkin raporlar henüz alınmadı.

Şimdi zamanımıza dönüyoruz, yani - geçen yıl sonbaharın sonu. Daha sonra Teknoloji İnceleme Sitesi, Kuzey Batı Üniversitesi (Kuzeybatı Üniversitesi) araştırmacıları geliştiren karbon nanotüpleri sıralama konusunda yeni bir yöntem olduğunu bildirdi. İletken özelliklere dayanarak ayrılmaya ek olarak, bu yöntem aynı zamanda nanotüpleri çaplarıyla sıralamanıza izin verir.

Aslen sadece çapta sıralamaya ve elektrik iletkenliğinin araştırmacılar için bir sürpriz olduğu ortaya çıktığını merak ediyor. Montreal Üniversitesi Kimyası (Montreal, Kanada) Richard Martel (Richard Martel), yeni bir sıralama yönteminin bu alanda büyük bir atılım olarak adlandırılabileceğini belirtti.

Yeni sıralama yöntemi, malzemenin dakikada 64 bin devreye kadar büyük hızlarda dönmesini sağlayan ultrasantrifüjlemeye (ultrasantrifüjügasyon) dayanıyordu. Bundan önce, bir yüzey aktif madde, ultrasantrifüjlemenin, nanotüplerin çapına ve elektriksel iletkenliğine uygun olarak düzensiz bir şekilde dağıldığı bir dizi nanotüpe uygulanır. Florida Üniversitesi'nin Profesörü olan yeni yönteme yakından aşina olanlardan biri olan Andrew Rinzler, önerilen sıralama yönteminin,% 99 ve daha yüksek bir yarı iletken tüp konsantrasyonuyla bir dizi elde edeceğini bildirdi.

Yeni teknoloji zaten deneysel amaçlarla karışmıştır. Sıralanmış yarı iletken nanotüplerin yardımı ile transistörler, monitörlerde ve televizyon panellerinde pikselleri kontrol etmek için kullanılabilecek nispeten basit bir yapı ile yaratılmıştır.

Bu arada, IBM yönteminin aksine, metal nanotüpler basitleştirildiğinde, Kuzey-Batı Üniversitesi'nin ultrasantrifüjli araştırmacıları, elektronik cihazlarda da kullanılabilecek metal nanotüpler de alabilir. Örneğin, bazı ekranlarda ve organik güneş pillerinde saydam elektrotlar olarak kullanılabilirler.

Yüksek temas direnci nedeniyle, seri elektronik cihazlara entegrasyonun teknolojik zorlukları gibi nanotüplerin yanı sıra, yüksek temas direnci nedeniyle, nanotüplerle metal bileşiği yerlerinde önemli enerji kaybını önleyen başka sorunlara girmeyeceğiz. Büyük olasılıkla, bu ciddi konuların açıklanması, normal okuyucu için biraz ilginç ve çok karmaşık gibi görünecek, ayrıca birkaç sayfa alabilir.

Grafene gelince, bu alandaki başarıların göz önünde bulundurulması, belki de, geçen yılın ilkbaharıyla başlayalım. Nisan 2006'da, Science Express Dergisi, Gürcistan Teknoloji Enstitüsü (Git), ABD ve Fransa'nın Bilimsel Araştırması Ulusal Merkezi'nden bir grup bilim adamı tarafından yürütülen bir grafen mülklerinin temel bir çalışmasının yayınlanmasıydı (Merkez Ulusal De La Recantifique) ).

Çalışmanın ilk önemli özelliği: Grafen bazlı elektronik devreler, yarı iletken endüstrisinde kullanılan geleneksel ekipmanlar tarafından yapılabilir. GIT Institute Walt De Hir (Walt de Heer) profesörü, çalışmanın başarısını başlattı: "Grafen materyali oluşturabileceğimizi, grafen yapılarını" keserek ", grafenin mükemmel elektriksel özelliklere sahip olduğunu gösterdik. Bu malzeme yüksek elektron mobilitesi ile karakterizedir. "

Birçok bilim insanı ve araştırmacının kendileri, grafen elektroniğinin temelini (taban) koyduklarını söylüyorlar. Karbon nanotüplerinin sadece nanoelektronik dünyasına doğru ilk adım olduğu belirtilmektedir. Gelecekteki elektroniklerde Walt De Hir ve meslektaşları tam olarak grafene görür. Araştırmanın Intel tarafından desteklendiği dikkat çekicidir ve rüzgara para atmaz.

Şimdi, Walt de Homes ve meslektaşları tarafından önerilen grafen ve grafen cipslerinin elde etme yöntemini kısaca açıklayın. Bir silikon karbür substratını yüksek vakumda ısıtmak, bilim adamları silikon atomlarını substrattan ayrılmak için, bunun bir sonucu olarak sadece ince bir karbon atomu (grafen) kalır. Bir sonraki aşamada, bir fotorezistif materyal uygularlar (fotorezist) ve geleneksel elektron ışını litografisini uygulamak için gerekli "desenleri" uygulayın, yani kullanılan endüstriyel teknolojiler şimdi kullanılır. Bu, nanotüplerin önündeki grafenin önemli bir avantajıdır.

Sonuç olarak, bilim adamları 80 nm nanoyapıyı aşındırmayı başardılar. Bu şekilde, bir grafen tarla transistörü oluşturuldu. Bilim adamları hiç yaşasaktif olmasa da, ciddi bir dezavantajın yaratılan cihazın sızıntısının büyük akımları olarak adlandırılabilir. İlk aşamada, bu tamamen normal bir fenomen olduğuna inanıyorlardı. Ek olarak, elektron dalgalarını kontrol etmek için kullanılabilecek, iyi çalıştırılabilir bir kuantum girişim cihazı oluşturuldu.

Geçen yılın ilkbaharından bu yana nisan gelişimi gibi yüksek profilli başarılar yoktu. En azından, İnternet sitelerinin sayfalarında görünmediler. Ancak bu yılın Şubat ayında bir kerede birkaç olayda belirtildi ve yine "grafen beklentileri" hakkında düşünmek için yapıldı.

Geçen ayın başında, AMO gelişimini (Amo Nanoelectronics Grubu) Alegra projesinin bir parçası olarak sundu. Mühendisler Amo, yapılarını modern silikon alan transistörleri (MOSFET) ile benzer kılan birinci Kapı (üst kapılı transistör) ile bir grafen transistörü oluşturmayı başardı. İlginç olan şey, grafen transistörü geleneksel üretim CMOS teknolojisi yardımı ile yaratıldı.

Tarla paspas transistörlerinin aksine (paspas - metal oksit-yarı iletken), AMO mühendisleri tarafından oluşturulan grafen transistörleri, daha yüksek elektron hareketliliği ve anahtarlama hızı ile karakterize edilir. Ne yazık ki, şu anda, gelişimin detayları açıklanmadı. İlk ayrıntı, bu yıl Nisan ayında IEEE elektron cihazı harfler dergisinde yayınlanacaktır.

Şimdi bir başka "taze" gelişime dönüşüyoruz - tek elektronlu yarı iletken cihazı olarak çalışan bir grafen transistörü. İlginç bir şekilde, bu cihazın yaratıcıları zaten bizim tarafından profesör oyunu, Rus bilim adamı Konstantin Novoselov ve diğerleri tarafından biliniyor.

Bu transistör, elektrik yükünün ninerleştirildiği alanlara sahiptir. Aynı zamanda, Coulomb blokajının etkisi gözlenir (elektron geçişleri yapıldığında aşağıdaki parçacıkların hareketini önleyen bir voltaj vardır, diğer elemanları geri alır. Bu fenomen, coulomb blokajı olarak adlandırıldı. Blokaj nedeniyle, Bir sonraki elektron, yalnızca önceki kişi geçişten çıkarılacağı zaman geçecektir. Böylece, parçacıklar yalnızca belirli aralıklardan sonra "sıçrayabilecektir). Sonuç olarak, sadece bir elektron, sadece çeşitli nanometrelerin genişliğine sahip transistör kanalından geçebilir. Yani, yarı iletken cihazları sadece bir elektronla yönetme yeteneği görünmektedir.

Ayrı olarak alınan elektronları kontrol etme yeteneği, elektronik devrelerin yaratıcılarından önce yeni özellikler açar. Sonuç olarak, deklanşör voltajı önemli ölçüde azaltılabilir. Tek elektronlu grafen transistörlerine dayanan cihazlar, yüksek hassasiyet ve mükemmel yüksek hızlı göstergeler farklı olacaktır. Tabii ki, boyutlar azaltılacak. Önemli olan, ciddi bir problemin üstesinden gelinmesi, Battle de Hira'nın grafen transistörünün bir prototipinin karakteristiği, büyük kaçak akımlardır.

Bir elektronik cihazların geleneksel silikon kullanılarak oluşturulduğunu not etmek istiyorum. Ancak sorun, çoğunun çoğu sadece çok düşük sıcaklıklarda çalışabilmesidir (zaten çalışma ve oda sıcaklığında numuneler olmasına rağmen, grafen transistörlerinden çok daha büyük). Oyunun beyni ve meslektaşları, oda sıcaklığında güvenle çalışabilir.

Karbon nanomalzemelerinin kullanımı için umutlar

Büyük olasılıkla, makalenin bu kısmı en ilginç okuyucular olacaktır. Sonuçta, teori, birincisidir, ancak prototiplerin tüketicilere ilgi duyması gerekse bile, cihazların gerçek faydalı kişilerde bilimin elde edilmesinin bir düzenlemesidir. Genel olarak konuşursak, karbon nanotüpleri ve grafene uygulamanın olası alan oldukça çeşitlidir, ancak öncelikle elektronik dünyasına ilgi duyuyoruz. Hemen, grafenin daha "genç" karbon materyali olduğunu ve hala sadece araştırma yolunun başında olduğu için, bu nedenle makalenin bu bölümünde odak noktası, karbon nanotüplerine dayanan cihaz ve teknolojiler üzerinde olacaktır.

Görüntüler

Ekranlardaki karbon nanotüplerinin kullanımı, Fransız Şirketi Leti tarafından geliştirilen ve ilk 1991'de sunulan FED teknolojisi ile yakından ilişkilidir. Üç adede kadar "sıcak" katotu kullanan ELT'nin aksine, çok sayıda "soğuk" katottan matris, beslenen ekranlarda aslen kullanıldı. Çıktığı gibi, dövülmüş bir şekilde yapılan çok yüksek evlilik yüzdesi değişmez. Buna ek olarak, 1997-1998'de, göründüğü gibi, Fed teknolojisinin şansı bırakmadığı, sıvı kristal panellerin önemli bir azalmasına bir eğilim vardı.

BrainChild, son yüzyılın sonuna kadar "ikinci bir nefes" aldı, burada karbon nanotüplerinin dizilerinin katotlar olarak göründüğü ilk kez ortaya çıktı. Bir dizi büyük üretici, aralarında her Samsung, Motorola, Fujitsu, Canon, Toshiba, Philips, LG, Hitachi, öncü ve diğerleri için iyi bilinen karbon nanotüplerine göre gösterilere ilgi göstermiştir. Resimde, beslenen ekranlardan birini karbon nanotüpler SDNT (küçük çaplı karbon nanotüpleri, küçük çaplı karbon nanotüpleri) görüyorsunuz.

Fed, karbon nanotüpler üzerindeki ekranların, büyük çapraz bir diyagonal olan modern panellerle rekabet edebileceği ve gelecekte öncelikle plazma paneller tarafından ciddi bir rekabet yapacak (artık süper yüksek çaprazlarda sektörde baskınlar). En önemli şey, karbon nanotüplerinin beslenen ekranların üretimini önemli ölçüde azaltmasıdır.

Nanotube Fed-Display'in dünyasının en son haberlerinden itibaren, Motorola'nın gelişiminin, araştırma laboratuvarlarının duvarlarını terk etmeye ve seri üretim aşamasına gitmeye neredeyse hazır olduğunu hatırlamaya değer. İlginç bir şekilde, Motorola, Nanotube ekranlarının üretimi için kendi bitkilerini kurmayı planlamıyor ve şu anda birçok üretici ile lisanslı müzakereleri önderlik ediyor. Motorola James Jaskie'nin araştırma ve deneyimli bölümleri ve deneyimli bölümleri, iki Asya şirketinin zaten karbon nanotüplerine dayanan sergileme üretimi için bitki inşa ettiğini belirtti. Yani Nanotube ekranları böyle uzak bir gelecek değildir ve ciddiye algılamanın zamanlarıdır.

Motorola mühendislerinin önünde ortaya çıkan zor görevlerden biri, substratın üzerinde karbon nanotüplerin (cam substratını eritmemesi için) düşük bir sıcaklık yöntemi oluşturmaktı. Ve bu teknolojik bariyer zaten üstesinden gelindi. Ayrıca, bu sektörde faaliyet gösteren birçok şirketin "karşı konulmaz bir engel" haline geldiği nanotüplerin sıralama yöntemlerinin geliştirilmesinin başarıyla tamamlanması da bildirilmektedir.

DiPlaySearch Steve Yurichich Direktörü (Steve Jurichich), Motorola'nın erken sevinçli olduğuna inanıyor. Ne de olsa, sıvı kristal ve plazma panellerinin üreticilerinin "güneşin altında" yerini zaten işgal ettiği pazarın fetihleri \u200b\u200bvar. OLED (organik LED'ler üzerinde gösteriler), QD-LED (Kuantum-Dot LED'i, Amerikan Şirketi QD Vision tarafından geliştirilen kuantum noktaları kullanan LED'lerde bir tür ekrandaki diğer vaat eden teknolojileri unutmayın). Ayrıca, gelecekte, Motorola'nın sert rekabeti, Samsung Electronics ve Canon ve Toshiba ekranlarının tanıtılması için ortak bir proje tarafından yapılabilir (bu arada, bu yılın sonuna kadar ilk Nanotube ekranlarının teslimatlarını başlatmayı planlıyorlar) .

Sadece beslenen görüntülerde değil, uygulanan karbon nanotüpleri. REQUESEMENT QUEBECOIS SUR LES MATERIAUX DE Pointe Laboratuvarı (Quebec Province), tek karbon nanotüplerine göre OLED ekranları için elektrotlar olarak kullanılmayı teklif etti. Nano Technology World web sitesine göre, yeni teknoloji çok ince elektronik kağıt oluşturmaya izin verecek. Nanotüplerin yüksek dayanıklılığı ve elektrot matrisinin son derece düşük bir kalınlığı nedeniyle, OLED ekranları çok esnek olabilir ve aynı zamanda yüksek derecede saydamlığa sahiptir.

Hafıza

Hafızanın hafızasındaki en ilginç "karbon" gelişmeleri hakkında bir hikaye başlamadan önce, araştırma teknolojisi depolama teknolojilerinin genellikle şu anda en aktif olarak gelişen talimatlardan biri olduğunu not etmek istiyorum. Geçenlerde Tüketici Elektronik Şovu (Las Vegas) ve Hannover CeBit, çeşitli sürücülere olan ilginin, depolama sistemlerinin zamanla başarısız olmadığını, ancak yalnızca artar olduğunu gösterdi. Ve şaşırtıcı değil. Sadece düşünün: IDC analitik kuruluşuna göre, 2006 yılında geçen yılların rakamlarından on kat daha yüksek olan yaklaşık 161 milyar Gigabayt (161 sınavı) üretildi!

Son 2006'da, sadece bilim insanlarının buluşa ait fikirlerine şaşırtıcı olmaya devam etti. Neler görmedik ki: ve altın nanopartiküller üzerinde hafıza ve süper iletkenlere dayanan hafıza ve hatta hafıza ... virüsler ve bakterilerde! Son zamanlarda, haberlerde giderek daha fazla, artık olmayan hafıza teknolojileri, artık sadece "kağıt" sergilemeyen veya gösteri prototipleri, ancak iyi çalıştırılabilir cihazlar olarak belirgin bir bellek teknolojileri tarafından bahsedilir. Bu nedenle, karbon nanotüplerine dayanan hafızanın teknolojisi, bilginin depolanması üzerinde sadece küçük bir araştırma parçasıdır.

Belki de, alanında oldukça ünlü olan Nantero'nun gelişmeleri ile "Nanotube" hafızası hakkındaki hikayemize başlayalım. Hepsi, uzun 2001'den başladı, genç şirkette büyük yatırımlar karıştığında, bu da karbon nanotüplerine dayanan yeni bir uçucu olmayan NRAM belleğinin aktif gelişimine izin verdi. Geçen yıl, Nantero'nun birkaç ciddi gelişimi gördük. Nisan 2006'da, Şirket, 22 nm standartlarında üretilen NRAM tipinin bir bellek anahtarının oluşturulmasına bildirildi. Nantero markalı gelişmelere ek olarak, mevcut üretim teknolojileri yeni bir cihazın oluşturulmasından etkilendi. Aynı yılın Mayıs ayında, karbon nanotüplerine dayanan cihazlar yaratma teknolojisi başarılı oldu. Entegre. CMOS-üretiminde LSI Logic Corporation şirketinin ekipmanında (Yarıiletken Fabrikada).

2006 yılının sonunda, önemli bir olay meydana geldi. Nantero, geleneksel ekipman kullanan karbon nanotüplerine dayanan cipslerin seri üretiminin tüm büyük teknolojik engellerinin üstesinden gelmediğini açıkladı. Spin-kaplama olarak böyle bilinen bir yöntem kullanılarak bir silikon substrat üzerine nanotüpler uygulanmasının bir yöntemi, daha sonra geleneksel litograflar ve aşındırma yarı iletken üretimi için kullanılır. NRAM hafızasının avantajlarından biri yüksek okuma / yazma hızlarıdır.

Ancak, teknolojik inceliklere derinleşmeyeceğiz. Sadece bu tür bir başarının Nantero'nun tüm temellerini başarıya saymak için vereceğini unutmayacağım. Şirketin mühendisleri gelişimini mantıksal sona getirmeyi başarırsa ve Nram Chips'in üretimi çok pahalı olmayacak (ve mevcut ekipmanı kullanma olasılığı, bunun için umut verme hakkını verir), o zaman yeni kurulu olanların ortaya çıkmasına şahit olacağız. Hafıza pazarındaki silahlar, SRAM, DRAM, NAND, ne de vb. Dahil olan mevcut bellek türlerini ciddi şekilde bastırabilir.

Diğer birçok bilim ve teknoloji alanında olduğu gibi, sadece Nantero gibi ticari şirketler ve dünyadaki önde gelen eğitim kurumlarının laboratuvarları, karbon nanotüplerdeki hafızanın hafızasında bulunmaktadır. "Karbon" hafızasına adanmış ilginç işler arasında, Hong Kong Polytechnic Üniversitesi (Hong-Kong Polytechnic Üniversitesi) çalışanlarının (Hong-Kong Polytechnic Üniversitesi), geçen yılın nisan ayında uygulanan fizik harflerinin çevrimiçi yayın sayfalarında yayınlanan çalışmalarını not etmek istiyorum.

Sadece çok düşük sıcaklıklarda çalışan birçok benzer gelişmenin aksine, Jiyan'ın fizikçileri (Jiyan DAI) ve LU (X. B. LU) tarafından oluşturulan bir cihaz da oda sıcaklığında çalışabilir. Hong Kong Araştırmacıları tarafından oluşturulan uçucu olmayan hafıza, Nram Nantero kadar hızlı değil, bu yüzden beklentisi dram tahtını ona taşımak, büyük olasılıkla başarılı olamaz. Ancak, geleneksel flaş hafızasının potansiyel olarak değiştirilmesi olarak, onu dikkate almak mümkündür.

Bu belleği genel olarak işleyiş ilkesini anlamak için, aşağıdaki resme bakılmak için yeterlidir (B). Karbon nanotüpleri (CNT, karbon nanotüpleri) Depolama (ezberleme) şarj rolünü oynar. Kontrol deklantasının rolünü ve oksit tabakasının rolünü oynayan iki HFalo (Hafnia, Alüminyum ve Oksijenden oluşan) arasında kelepçelenmiş gibi. Tüm yapı bir silikon substrat üzerine yerleştirilir.

Koreli bilim adamları Jeong'un Kang ve King Yan (Qing Jiang) kazandığı oldukça özgün karar verildi. Sözde teleskopik nanotüpler temelinde hafıza geliştirmeyi başardılar. Yeni kalkınmaya dayanan ilke 2002 yılında açıldı ve Gighertz osilatörleri olarak çok değerlenmiş karbon nanotüplerinin çalışmalarında açıklandı. Yazarları, bir nanotüpte, içine yerleştirilmiş daha küçük bir çapı olan bir osilatör tarafından oluştuğunu, gigahertz salınımlarının sıklığına ulaştığını belirlemeyi başardı.

Diğer nanotüplere gömülü yüksek slayt hız nanotüpleri, yeni bir hafızanın hızına neden olur. Jon Von Kan ve Kin Yan, gelişmelerinin sadece flash bellek olarak değil, yüksek hızlı ram rolünde uygulanabileceğini iddia ediyor. Bellek işleminin prensibi resme dayanarak anlaşılması kolaydır.

Gördüğünüz gibi, çift iç içe geçmiş başka bir nanotüpte iki elektrot arasına yerleştirilir. Şarj elektrotlardan birine uygulandığında, iç nanotüp, WAN der Waals kuvvetlerinin etkisi altında bir yöne veya diğerine hareket eder. Bu gelişmede önemli bir dezavantajı var: bu tür bir hafızanın bir örneği sadece çok düşük sıcaklıklarda çalışabilir. Bununla birlikte, bilim adamları bu sorunların geçici olduğunu ve araştırmanın aşağıdaki aşamalarında üstesinden gelebileceklerine eminizdir.

Oldukça doğal, birçok gelişme hala öğleden sonra kalacak. Sonuçta, bir şey bir prototip, laboratuar koşullarında çalışan ve teknolojinin ticarileştirilmesine giden yolda, her zaman birçok zorluklanıyor, sadece tamamen teknik, ancak ve malzeme değil. Her durumda, mevcut eserler belirli iyimserlik ve oldukça bilgilendirici ilham verir.

İşlemciler

Şimdi hangi karbon geleceğin işlemciler için bekleyebileceğini açıklayacağız. İşlemci endüstrisinin devleri aktif olarak Gordon Moore Hukukunu genişletmek için yeni yollar arıyorlar ve her yıl daha zorlaşıyor. Yarı iletken elemanların boyutunu ve her seferinde bir kristal üzerindeki yerleşimlerinin büyük bir yoğunluğunu azaltmak, kaçak akımları azaltmak için çok karmaşık bir görevi sağlar. Bu tür problemleri çözme ana yönleri, yarı iletken cihazlarda kullanım için yeni malzemeleri aramak ve yapılarını değiştirmektir.

Muhtemelen bildiğiniz gibi, IBM ve Intel yakın zamanda yeni nesil işlemcilerde kullanılacak transistörler oluşturmak için yeni malzemelerin uygulanmasına bildirildi. Bir kapak olarak, silikon dioksit yerine, Hafniya'ya dayanan dielektrik sabitinin (yüksek K) anlamı yüksek olan malzemeler önerildi. Deklanşör elektrotunu oluştururken, silikon metal alaşımlarla beslenir.

Gördüğünüz gibi, bugün daha fazla vaat eden bileşiklere dayanan silikon ve malzemelerin kademeli bir ikamesi var. Birçok şirket uzun zamandır silikon değişimini düşünüyor. Karbon nanotüpleri ve grafen alanındaki en büyük araştırma projelerinin sponsorlarından biri IBM ve Intel'dir.

Geçen yıl Mart ayının sonunda, IBM araştırmacıları ve Florida ve New York'un iki üniversitesi, ilk tamamlanan elektronik entegre devrenin oluşturulmasını sadece bir karbon nanotube temelinde oluşturduğunu bildirdi. Bu şema, insan saçının daha küçük çapının beş katı bir kalınlığa sahiptir ve yalnızca güçlü bir elektron mikroskobu ile gözlenebilir.

IBM Araştırmacıları, daha önce birden fazla nanotüpli diyagramlarda elde edilenden neredeyse bir milyon kat daha büyük hızlar elde etmeyi başardı. Her ne kadar bu hızlar hala modern silikon cipsi çalışmalarının altında olsa da, IBM bilim adamları, yeni nanoteknoloji süreçlerinin nihayetinde karbon nanotüplerinin elektronik elektroniğinin devasa potansiyel yeteneklerini ortaya çıkaracağına eminiz.

Profesör George Appenzelller, araştırmacılar tarafından yaratılan halka Nanotube tabanlı halka jeneratörü, karbon elektronik elemanlarının özelliklerini incelemek için mükemmeldir. Olsey jeneratörü, mikroçaktör üreticilerinin genellikle yeni üretim süreçlerinin veya malzemelerin özelliklerini kontrol ettiği bir diyagramdır. Bu şema, yeni teknolojilerin bitmiş ürünlerde nasıl davranacağını tahmin etmeye yardımcı olur.

Karşılaştırmalı olarak uzun zamandır, işlemcilerdeki ve Intel'deki karbon nanotüplerinin olası kullanımı üzerine çalışırlar. Intel'in nanotüplere kayıtsız olmadığını unutmayın, bu alanda şirketin en son başarıları ile aktif olarak tartışılan Amerikan vakum toplumu için son sempozyum olayını zorladı.

Bu arada, karbon nanotüplerinin birbirine bağlı olarak kullanıldığı bir çip prototipi geliştirilmiştir. Bilindiği üzere. Daha kesin normlara geçiş, 1990'ların sonlarında bağlantı iletkenlerinin elektriksel dirençlerinde bir artış gerektirir, mikrosirbüitler üreticileri alüminyum yerine bakır iletkenlerin kullanımına geçer. Ancak son yıllarda, bakır bile işlemci üreticilerini tatmin etmekten vazgeçer ve yavaş yavaş değiştirmeye hazırlanırlar.

Umut verici yönlerden biri, karbon nanotüplerinin kullanılmasıyla görülür. Bu arada, makalenin başında belirttiğimiz gibi, karbon nanotüpleri yalnızca metal iletkenliğine kıyasla daha iyi değil, aynı zamanda yarı iletkenlerin rolünü da oynayabilir. Böylece, gelecekteki olmanın, silikonun işlemcilerdeki ve diğer cipslerde tamamen yerinden çıkarması ve tamamen karbon nanotüplerinden yapılan cips oluşturması gerçektir.

Öte yandan, "Bury" silikon da erken. İlk olarak, silikon karbon nanotüplerinin cipslerin tamamı bir sonraki on yılda gerçekleşmesi muhtemel değildir. Ve bu, başarılı gelişmelerin yazarları tarafından belirtilmiştir. İkincisi, silikon için umutlar da mevcuttur. Karbon nanotüplerine ek olarak, Silikon ayrıca nanoelektronikteki bir geleceği güvence altına alma şansına sahiptir - silikon nanoteller, nanotüpler, nanotriferler ve birçok araştırma laboratuvarında çalışmaya tabi olan diğer yapılar şeklinde.

Son derece

Sonuç olarak, bu makalenin karbon nanoelektronik alanında neler olup bittiğinin çok küçük bir bölümünü kapsamayı başardığını eklemek istiyorum. Işık kafaları, bazıları gelecekteki elektroniğin temeli haline gelebilecek sofistike teknolojiyi icat etmeye devam ediyor. Bazıları nanorobotların, şeffaf göstergelerin, ince bir tüpe bükülebilen televizyonların, diğer şaşırtıcı cihazların fantastik kaldığına ve sadece çok uzak bir gelecekte gerçekliğe geri döndüğüne inanma eğilimindedir. Ancak bugün bir dizi çarpıcı çalışmalar, bugünün bu kadar uzak perspektiflerin olmadığı gerçeğini düşünmeye zorlanmaktadır.

Ayrıca, bu maddede tartışılanların yanı sıra, moleküler elektroniklerde karbon nanotüpleri ve grafen şaşırtıcı keşifler ortaya çıkar. Biyolojik ve silikon dünyalar arasındaki iletişim alanında meraklı çalışmalar yapılmaktadır. Birçok bilgisayar endüstrisi geliştirme umutları. Ve 10-15 yıl içinde ne olacağını tahmin etmek için muhtemelen kimse alamaz. Açıkçası bir şey: Önümüzde daha fazla heyecan verici keşif ve çarpıcı cihazları bekliyor.

Bir makale yazarak kullanılan bilgi kaynakları

• [E-posta Korumalı] ()
• Physorg.com ()))
• IBM Araştırması ()
• K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov. "Atomik olarak ince karbon filmlerde elektrik alanı etkisi"
• K. S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov ve A.K. GEIM "İki Boyutlu Atom Kristalleri"
• Quanshui Zheng, Qing Jiang. Gighertz osilatörleri olarak çok değerlenmiş karbon nanotüpler »

Fiziksel fakülte

Yarıiletken Fizik ve Optoelektronik Bölümü

S. M. Slakina

"Karbon nanotüpleri"

Laboratuvar çalışmalarının açıklaması

"Nanoteknoloji malzemeleri ve yöntemleri"

Nizhny Novgorod 2006

Bu çalışmanın amacı: Karbon nanotüplerinin özellikleri, yapısı ve teknolojisini tanımak ve yapılarını yarı saydam elektron mikroskobu yöntemiyle incelemek.

1. Giriş

1985 yılına kadar, karbon, iki allotropik durumdaki doğada bulunabileceği biliniyordu: 3D Form (Elmas Yapısı) ve Katmanlı 2D Formu (Grafit Yapısı). Grafitte, her katman, en yakın komşular (C - C \u003d 0.142 nm arasındaki mesafe ile bir altıgen ızgaradan oluşur. Katmanlar, AVAV ... dizilerinde bulunur (Şekil 1), atomların bitişik düzlemlerde doğrudan atomların üstünde olduğum ve II atomları, bitişik bölgelerdeki altıgenler merkezlerinde bulunur. Elde edilen kristalografik yapı, Şekil 1a'da, bir 1 ve A2'nin bir grafit düzleminde tek bir vektör olduğu, C, tek bir vektör, dik altıgen düzlemdir. Kafadaki uçaklar arasındaki mesafe 0.337 nm'dir.

İncir. 1. (a) Grafitin kristalografik yapısı. Izgara, 1, A 2 ve C'lik tek vektörlerle belirlenir. (b) karşılık gelen Brillouin bölgesi.

Katmanlar arasındaki mesafenin hexagones arasındaki mesafeden daha büyük olması nedeniyle, grafit 2D malzeme olarak yaklaştırılabilir. Bant yapısının hesaplanması, noktadaki bölgelerin, Brillouin bölgesine göre dejenerasyonunu göstermektedir (bkz. Şekil 1B). Bu, Fermi seviyesinin bu, bu materyali, bu materyali, t → 0'daki kaybolan enerji yarıkıyla yarı iletken olarak nitelendirdiği gibi, bu dajenerasyon noktasını geçmesi nedeniyledir. Hesaplamalar, çevirici etkileşimleri dikkate alırsa, bölge yapısına, enerji bölgelerinin örtüşmesi nedeniyle yarı iletkenden Semimetallo'ya geçiş vardır.

1985 yılında Harold Kroto ve Richard Smiths, 60 karbon atomundan oluşan 0D formu açıktır. Bu keşif 1996 yılında Nobel Kimya Ödülü tarafından onurlandırıldı. 1991 yılında, Izhimi yeni bir 1D karbon şekli buldu - "nanotüpler" olarak adlandırılan dikdörtgen boru şeklindeki karbon oluşumları bulundu. Makroskopik miktarlarda üretimlerinin Kretchmer ve Huffman teknolojilerinin gelişimi, karbon yüzey yapıları sistematik çalışmalarının başlangıcını belirler. Bu yapıların ana elemanı, grafit tabakasıdır - yüzey, köşelerde bulunan karbon atomları olan sağ beş altı ve sevenfes (pentagonlar, altıgen ve heptagon) tarafından ortaya konan yüzeydir. Fullerenler durumunda, böyle bir yüzey kapalı bir küresel veya küresel şekli vardır (Şekil 2), her atomun 3 komşu ve iletişim - SP2 ile ilişkilidir. 60'lı en yaygın fulleren molekülü, 20 altıgen ve 12 pentagondan oluşur. Enine boyutu 0.714nm'dir. Belirli koşullar altında, C 60 molekülü bir moleküler kristal düzenlenebilir ve oluşturabilir. Belirli koşullar altında, oda sıcaklığında, C60 molekülü, parametresi 1.41 nm olan granetable bir kübik ızgara ile kırmızımsı renk moleküler kristalleri düzenlemeye ve oluşturabilir.

İncir. 2. 60 ile molekül.

2. Karbon Nanotüpleri Yapısı

2.1 Kirallığın açısı ve nanotüplerin çapı

Karbon nanotüpleri, tek katmanlı (ASNT) veya çok katmanlı (MSNT) tüp grafit katmanlarında daraltılan genişletilmiş yapılardır. Bilinen en küçük nanotüplerin çapı, fulleren molekülün çapı olan 0.714 nm'dir. Katmanlar arasındaki mesafe, grafitteki katmanlar arasındaki mesafeye karşılık gelen neredeyse her zaman 0.34 nm'dir. Bu tür oluşumların uzunluğu onlarca mikrona ulaşır ve birkaç büyüklük emri çaplarını aşmaktadır (Şekil 3). Nanotüpler, fulleren molekülünün yarısına benzeyen semisörlerle açık veya bitebilir.

Nanotüplerin özellikleri, grafit düzleminin tüpün eksenine göre oryantasyon açısıyla belirlenir. Şekil 3, olası iki yüksek hızlı nanotube yapısını - Zigzal (zikzak) ve sandalye (koltuk) göstermektedir. Ancak pratikte, çoğu nanotüplerin bu kadar yüksek asimetrik formlara sahip değil, yani. İçlerinde, altıgenler boru ekseninin etrafına sarmal çevirir. Bu yapılar kiral olarak adlandırılır.

Şekil 3. Zikzak (A) ve Sandalye (B) yönelimleri olan tek katmanlı nanotüplerin idealize edilmiş modelleri.

İncir. 4. Grafit uçaklarını bir silindire bükerken, bir nokta ACA'yı bağlarken karbon nanotüpleri oluşturulur. Kiralite açısı Q - (a) olarak tanımlanır. Tüp tipi "Koltuk", H \u003d (4.4) - (b). P Adım, Q - (c) köşesine bağlıdır.

Nanotube'nin grafit tabakasından inşa edilebileceği sınırlı sayıda devre var. Noktaları ve A "'yı Şekil 4A'da göz önünde bulundurun. A ve A "vektörü, C H \u003d Na 1 + MA 2, N, M'nin grafit düzleminde geçerli numaralar, A 1 ve 2 - tek bir vektör olarak tanımlanır. Grafit tabakası katlandığında tüp oluşturulur ve A ve A noktalarının bağlantısının bağlantısı, ardından CH H. ile belirlenir. Şekil 5'de, ızgara vektörünü C düğmesini indekslemek için şema verilir.

Tek katmanlı bir tüpün kiralite endeksleri, çapını benzersiz bir şekilde belirler:

kalıcı kafes nerede. İndeksler ve bir kiralık açısı arasındaki ilişki ilişki tarafından verilir:

Şekil 5. Dizin oluşturma şeması Vektör kafes C h.

Zigzag tipi nanotüpler açıyla belirlenir S. =0° bu vektöre karşılık gelir (n, m) \u003d (n, 0). Bunlarda, C-C'nin bağlantıları tüpün eksenine paraleldir (Şekil 3, A).

"Başkan" tipinin yapısı bir açı ile karakterizedir. S. = ± 30 ° Vector (n, m) \u003d (2n, -n) veya (n, n) karşılık gelen. Bu tüp grubu, tüpün eksenine dik, iletişimden dolayı iletişimden dolayı (Şekil 3b ve 4b) olacaktır. Kalan kombinasyonlar, 0 ° açıyla kiral tüpler oluşturur.<<S. <30 о. Как видно из рис. 4с, шаг спирали Р зависит от угла S. .

2.2 Çok katmanlı nanotüplerin yapısı

Çok katmanlı nanotüpler tek katmandan önemli ölçüde daha geniş çeşitli formlar ve konfigürasyonlardan farklıdır. Yapıların çeşitliliği hem uzunlamasına hem de enine doğrultuda ortaya çıkıyor. Çok katmanlı nanotüplerin enine yapısının olası çeşitleri, Şekil 2'de sunulmuştur. 6. "Rus yuvalama" tipinin yapısı (Şekil 6a), koaksiyel olarak yuvalanmış tek katmanlı silindirik nanotüplerin bir kombinasyonudur. Şekil 2'de gösterilen bu yapı başka bir tür. Şekil 6b, birbirlerine katıştırılmış koaksiyel prizmaların bir kombinasyonunu temsil eder. Son olarak, yukarıdaki yapıların sonuncusu (Şekil 6B) bir kaydırmaya benzer. Yukarıdaki tüm yapılar için, bitişik grafit katmanları arasındaki mesafe, kristalin grafitin bitişik düzlemleri arasındaki mesafede var olan 0,34 nm'ye yakındır. Belirli bir deneysel durumda bir veya başka bir yapının uygulanması, nanotüplerin sentez koşullarına bağlıdır.

Çok katmanlı nanotüplerin çalışmaları, katmanlar arasındaki mesafelerin 0,34 nm standart değerinden 0.68 nm'ye kadar değişebileceğini göstermiştir. Bu, katmanlardan biri kısmen yokken, nanotüplerde kusurların varlığını gösterir.

Çok katmanlı nanotüplerin önemli bir kısmı, kesitte çoklu koronal bir forma sahip olabilir, böylece düz yüzeyin bölümleri yüksek eğrilik yüzeyinin yüzeylerine bitişiktir; bu, yüksek derecede SP3 dereceli, kenarları içeren yüksek eğrilik yüzeyinin yüzeylerine bitişiktir. -hibridize karbon. Bu kenarlar, SP2 hibridize karbondan oluşan yüzeyleri sınırlar ve nanotüplerin birçok özelliğini belirler.

Şekil 6. Çok katmanlı nanotüplerin (a) - "Rus matryoshka" nin enine yapılarının modelleri; (b) - Altıgen prizma; (B) - Kaydırın.

Çok katmanlı nanotüplerin grafit yüzeyinde sıklıkla belirtilen başka bir kusur türü, esas olarak altıgenlerden, bir dizi pentagon veya heptagenler içeren yüzeye giriş ile ilişkilidir. Nanotüplerin yapısındaki bu tür kusurların varlığı, silindirik şeklinin ihlal edilmesine yol açar ve Pentagon'un tanıtımı bir dışbükey bükülmeye neden olurken, Heplagon'un tanıtımı dik bir dirsek bükülmesinin ortaya çıkmasına katkıda bulunur. Böylece, bu tür kusurlar kavisli ve spiral nanotüplerin ortaya çıkmasına neden olursa, sabit bir adımlı spirallerin varlığı, nanotüplerin yüzeyinde az ya da çok düzenli bir kusur düzenlemesini gösterir. Sandalye borularının, dirsek ve heptagonun dış tarafından bir pentagon içeren bir dirsek bileşiği kullanarak zikzak borularına bağlanabileceği bulunmuştur. Şekil l'de bir örnek olarak. Şekil 7, sandalye borusunun bileşik (5.5) ve zikzak tüpünün (9.0) gösterir.

İncir. 7. (5.5) büyüleyici ve (9.0) zikzak tüpü arasındaki "dirsek bileşiği" çizimi. (a) Pentagonal ve altıgen gölgeli halkaların (B) direğinin simetrisinin düzlemi için tasarlanmış perspektif deseni.

3. Karbon nanotüpleri elde etme yöntemleri

3.1 Ark deşarjında \u200b\u200bgrafit alma

Yöntem, ark boşalmasının plazmasındaki grafit elektrodun termal püskürtme ile karbon nanotüplerinin oluşumuna dayanır. Helyum atmosferinde yanma. Bu yöntem, fizikokimyasal özelliklerinin ayrıntılı bir çalışması için yeterli miktarda nanotüp elde etmeyi sağlar.

Tüp, silindirin içine daha fazla bükülmüş genişletilmiş grafit fragmanlarından elde edilebilir. Genişletilmiş parçaların oluşumu için, grafitin ısıtılması için özel koşullar gereklidir. Nanotubeleri elde etmek için en uygun koşullar, elektroliz grafiti elektrotlar olarak kullanılırken bir yay boşalması halinde uygulanır. İncirde. Şekil 8, fulleren ve nanotüpler elde etmek için basitleştirilmiş bir kurulum şemasını göstermektedir.

Grafitin püskürtülmesi, akımın elektrotlarından 60 Hz frekansı ile geçerek gerçekleştirilir, akım değeri 100 ila 200 A'dan, voltaj 10-20 V'dir. Yayın gerginliğini ayarlama, elde edilebilir Giriş gücünün ana kısmının, GRAFITE çubuğunda değil, arkda durur. Oda, 100 ila 500 Torr basınçlı helyum ile doldurulur. Bu ayardaki grafitin buharlaşması oranı 10 g / w'a ulaşabilir. Aynı zamanda, su ile soğutulan bakır muhafazasının yüzeyi, grafitin buharlaşmasına neden olduğu, yani Grafit Kurum. Elde edilen toz kazınırsa ve kaynar bir toluende birkaç saate dayanırsa, koyu kahverengi sıvıyı söndürür. Dönen bir evaporatörde buharlaştığında, ince bir toz elde edilir, ağırlığı orijinal grafit kurumunun ağırlığının% 10'undan fazlası değildir, fulleren ve nanotüplerin% 10'una kadar içerir.

Açıklanan nanotüp elde etme yönteminde helyum, tampon gazı rolünü oynar. Helyum atomları, karbon fragmanlarını birleştirirken enerjiyi vurgulayın. Tecrübe, 500 Torr aralığında nanotüpler elde etmek için fullerenler elde etmek için helyumun optimal basıncının 100 TORR aralığında olduğunu göstermektedir.

İncir. 8. Fullerenes ve nanotüpler için kurulum şeması. 1 - Grafit elektrotlar; 2 - soğutulmuş bakır lastik; 3 - Bakır kasa, 4 - yaylar.

Grafitin (fullerenler, nanoparçacıklar, kurum parçacıkları), küçük bir kısmı (yüzde biri), kısmen yüzeyde kısmen biriktirilen, kısmen yüzey üzerinde biriktirilmiş çok katmanlı nanotüpler için kurum.

FE, CO, NI, CD (yani katalizör ekleme anotuna eklendiğinde tek katmanlı nanotüpler oluşturulur. Ek olarak, ASTN, çok katmanlı nanotüpleri oksitleyerek elde edilir. Oksitlenmesi için, çok katmanlı nanotüpler, orta derecede ısıtma veya kaynama nitrik asitli oksijen ile muamele edilir ve ikincil durumda, beş üyeli bir grafit halkası, tüplerin uçlarının açıklığına yol açar. Oksidasyon, üst katmanları çok katmanlı bir tüpten çıkarmanıza ve uçlarını açmanızı sağlar. Nanoparçacıkların reaktivitesi nanotüplerden daha yüksek olduğu için, oksidasyonun bir sonucu olarak, karbon ürününün önemli bir şekilde imha edilmesiyle, kalan kısımdaki nanotüplerin oranı artar.

3.2 Lazer Buharlaşma Yöntemi

Arc deşarjındaki nanotüplerin ekimine bir alternatif, lazer buharlaştırma yöntemidir. Bu yöntemde, özellikle bir karbon ve geçiş metali karışımının buharlaşması sırasında, grafit ile metal bir alaşımdan oluşan bir hedeften bir lazer ışını ile teyze ile sentezlenir. Ark deşarj yöntemiyle karşılaştırıldığında, doğrudan buharlaşma, büyüme koşullarının daha ayrıntılı kontrolünü sağlama, uzun süreli işlemler yürütmek ve geniş bir uygun ve daha kaliteli bir verimle nanotüpler üretmektedir. Lazer buharlaşması yöntemiyle OSND üretiminin altında yatan temel ilkeler, ARC deşarj metodundakiyle aynıdır: Karbon atomları metal katalizör parçacıklarının bulunduğu yerde birikmeye başlar ve bir bileşik oluşturmaya başlar. Kurulumda (Şekil 9), tarama lazer ışını, metal grafit içeren bir hedef için 6-7 mm'lik bir noktaya odaklanmıştır. Hedef doldurulmuş (yüksek basınçta) argon içine yerleştirildi ve 1200 ° C'ye ısıtıldı. Lazer buharlaşması sırasında oluşan kurum, argonun yüksek sıcaklık bölgesinden akışıyla gerçekleştirildi ve borunun çıkışında bulunan su soğutmalı bakır toplayıcısına biriktirildi.

İncir. 9. Lazer ablasyon kurulum şeması.

3.3 Gaz fazından kimyasal çökelme

Gaz fazından (pho) plazma kimyasal biriktirme yöntemi, gaz kaynağının (çoğu zaman metan, asetilen veya karbon monoksit) herhangi bir yüksek enerjili kaynağa (plazma veya dirençli ısıtmalı bobin) maruz kalması gerçeğine dayanır. Molekülü reaktif aktif atomik karbona bölmek için. Daha sonra, karbon tarafından yatırılan bir katalizörle (genellikle bu geçiş metallerinin bu geçiş metalleri) ile kaplanmış ısıtmalı bir substrat üzerinden püskürtülmesi meydana gelir. Nanotüpler sadece kesinlikle takip edilen parametreler ile oluşturulur. Nanotüplerin büyümesinin ve bir nanometre seviyesindeki konumlandırma yönünün tam çoğaltılması, yalnızca katalitik pho yöntemiyle makbuz üzerine alınabilir. Nanotüplerin çapı ve onların büyüme oranı üzerinde olası kontrol. Katalizör parçacıklarının çapına bağlı olarak, yalnızca ASNT veya MSNT büyüyebilir. Uygulamada, bu özellik, prob mikroskopisini taramak için prob oluşturma teknolojisinde yaygın olarak kullanılır. Katalizörün konsolunun sonundaki konumunun ayarlanması Silikon iğnesinin sonunda, her ikisi de taramada ve litografik işlemler sırasında mikroskobun yeniden üretilebilirliğini ve çözünürlüğünü önemli ölçüde artıracak bir nanotüp yetiştirebilirsiniz.

Genellikle pHO yöntemine göre nanotüplerin sentezi iki aşamada meydana gelir: katalizörün hazırlanması ve nanotüplerin gerçek büyümesi. Katalizörün uygulanması, geçiş metalinin substratın yüzeyine püskürtülmesi ve daha sonra kimyasal aşındırma veya tavlama kullanılarak, nanotube büyümesinin arttığı katalizör parçacıklarının oluşumunu başlatır (Şekil 10). Nanotüplerin sentezindeki sıcaklık, 600 ila 900 ° C arasında değişmektedir.

Çoklu PO yöntemleri arasında, hidrokarbonların katalitik pirolizi yöntemi, nanotüplerin oluşumunun esnek ve ayrı yönetiminin gerçekleştirilmesi mümkün olduğu belirtilmelidir (Şekil 10).

Bir katalizör olarak, genellikle çeşitli demir bileşiklerden (demir (III) klorür, demir (iii) salisilat veya pentarbonil demir) bir indirgeme ortamında oluşturulmuş demir kullanılır. Hidrokarbonlu (benzen) olan bir demir tuzlarının bir karışımı, reaksiyon haznesine veya argonun yönlü akışına püskürtülür veya ultrasonik bir püskürtücü kullanılarak püskürtülür. Elde edilen aerosol Argon akışıyla bir kuvars reaktörüne girer. Ön ısıtma fırını bölgesinde, aerosol akışı ~ 250 ° C sıcaklığa ısıtılır, hidrokarbon buharlaşması meydana gelir ve metal içeren tuzun ayrışması işlemi başlar. Daha sonra, aerosol, 900 ° C'lik sıcaklık olan piroliz fırınının bölgesine düşer. Bu sıcaklıkta, mikro ve nano-boyutlu katalizör parçacıklarının oluşumunun, hidrokarbonun pirolizi, metal partiküllerin oluşumu ve nanotüpler de dahil olmak üzere çeşitli karbon yapılarının reaktörünün duvarları. Daha sonra reaksiyon borusu boyunca hareket eden gaz akımı, soğutma bölgesine girer. Piroliz ürünleri, soğutulmuş sudaki piroliz bölgesinin ucunda bir bakır çubukla yatırılır.

İncir. 10. Hidrokarbonların katalitik pirolizinin kurulumunun şeması.

4. karbon nanotüp özellikleri

Karbon nanotüpleri, moleküllerin özelliklerini ve katının özelliklerini birleştirir ve bazı araştırmacılar tarafından maddenin bir ara durumu olarak kabul edilir. Karbon nanotüplerinin ilk çalışmalarının sonuçları sıradışı özelliklerini gösterir. Tek katmanlı nanotüplerin bazı özellikleri tabloda gösterilmektedir. bir.

Asnt'in elektriksel özellikleri büyük ölçüde kendi kiraliteleri tarafından belirlenir. Çok sayıda teorik hesaplama, iletkenlik türünü belirlemek için genel bir kural sağlar:

(n, n) olan tüpler her zaman metaliktir;

n - M \u003d 3J olan tüpler, burada J sıfır bir tamsayı değil, yasak bölgenin küçük bir genişliğine sahip yarı iletkenlerdir; Ve diğerleri, yasak bölgenin genişliğine sahip yarı iletkenlerdir.

Aslında, N - M \u003d 3J tüpleri için bölge teorisi, metal tipi bir iletkenlik sağlar, ancak düzlem kavisli olduğunda, sıfır olmayan j durumunda küçük bir slot açılır. Tekerlekli sandalyenin (N, N) nanotüpleri, tek tek elektron temsilindeki, simetri nedeniyle yüzeyin eğriliğinden bağımsız olarak metal kalır. Yasaklanan bölgenin tüpünün yarıçapındaki bir artış ile, yarı iletkenler için büyük ve düşük genişlikte yarı iletkenler için sırasıyla 1 / R ve 1 / R2 ile 1 / r2 ile azalır. Böylece, en deneysel olarak gözlenen nanotüpler için, eğrilik etkisi ile belirlenen küçük bir genişliğe sahip bir yuva, pratik kullanım koşullarında, n - m \u003d 3J'li tüm tüpler oda sıcaklığında metalik olarak kabul edilir.

tablo 1

Özellikleri	Tek katmanlı nanotüpler	Bilinen verilerle karşılaştırılması
Karakteristik	Çapı 0,6 ila 1.8 nm	Elektronik litografinin sınırı 7 nm
Yoğunluk	1.33-1.4 g / cm 3	Alüminyum yoğunluğu
Tweight gücü		En dayanıklı alaşım 2 GPA'da temizlenmeye başladı
Esneklik	Elastik olarak herhangi bir açıyla bükülmüş	Metaller ve karbon lifleri tahıl sınırlarında kırılır
Koni yoğunluğu	Tahminler 1G A / cm 2'ye kadar verir.	Bakır teller ne zaman yanar
Otomatik emisyonlar	1 mikron mesafedeki 1-3'te etkinleştirildi	Molibden iğneleri 50 - 100 V ve kısa ömürlü gerektirir
Termal iletkenlik	6000 W / MK'a kadar tahmin et	Saf elmas 3320 w / mk var
Sıcaklık kararlılığı	Vakumda 2800 ° C'ye kadar ve 750 ° С havada	Şemalarda metalleşme 600 - 1000 ° C'de erir
		Altın 10 $ / g

Elektriksel iletkenlikleriyle birlikte karbon nanotüplerinin yüksek mekanik dayanımı, bunları, bu tür cihazların çözünürlüğünü artıran prob mikroskoplarında bir prob olarak kullanmanın mümkün olmasını sağlar ve bunları böyle benzersiz bir cihazla bir saha iyonu mikroskobu.

Nanotüplerin yüksek emisyon özelliklerine sahiptir; Yaklaşık 500 V voltajındaki otomatik elektronik emisyon akımı yoğunluğu, oda sıcaklığında 0.1 A. cm -2 değerine ulaşır. Bu, onlara dayanan yeni nesil ekranlar oluşturma olasılığını açar.

Açık uçlu nanotüpler kılcal etkiyi gösterir ve erimiş metaller ve diğer sıvı maddeleri çizebilirler. Bu nanotube özelliklerinin uygulanması, nanometrenin yakınında bir çapa sahip iletken dişler oluşturma ihtimalini açar.

Kimyasal teknolojideki nanotüplerin kullanımı, bir yandan, yüksek spesifik yüzey alanları ve kimyasal stabiliteleriyle ve diğer yandan, çeşitli radikallerin nanotüplerinin yüzeyine bağlanma olasılığı ile çok ümit vericidir. Gelecekte veya katalitik merkezler veya çeşitli kimyasal dönüşümlerin uygulanması için mikroplar gibi hizmet verebilir. Nanotüplerin oluşumu, rastgele bir şekilde rastgele yönlendirilmiş spiral yapılarla art arda bükülmüş, sıvı veya gazların dışına nüfuz etmek için önemli miktarda nanometre boyutu boşluğunun nanotube malzemesine yol açar. Sonuç olarak, nanotüplerden oluşan malzemenin spesifik yüzey alanı, bireysel nanotüp için uygun değere yakındır. Tek katmanlı bir nanotüp durumunda bu değer yaklaşık 600 m 2. m -1'dir. Nanotüplerin spesifik yüzey alanının bu kadar yüksek bir değeri, onları filtrelerde, kimyasal teknoloji cihazlarında vb. İçin gözenekli bir malzeme olarak kullanma olasılığını açar.

Halen, ekoloji, enerji, tıp ve tarımda aktif olarak kullanılan gaz sensörlerinde karbon nanotüplerinin kullanımı için çeşitli seçenekler önerilmektedir. Termoper veya dirençteki değişime dayanan gaz sensörleri, nanotüplerin yüzeyinde çeşitli gazların moleküllerinin adsorpsiyonu sırasında oluşturulur.

5. Elektronikteki nanotüplerin uygulanması

Her ne kadar yüksek spesifik yüzeylerine dayanan nanotüplerin teknolojik kullanımı önemli bir şekilde uygulanmış olmasına rağmen, en cazip, çeşitli modern elektronik alanlarındaki gelişmelerle ilişkili nanotüplerin kullanım yönleridir. Nanotüplerin, küçük boyutları gibi, önemli sınırlar halinde, sentezin, elektriksel iletkenlik, mekanik mukavemet ve kimyasal stabilite koşullarına bağlı olarak, önemli sınırlar altında değişen, nanotube'yi mikroelektroniğin gelecekteki unsurlarının temeli olarak göz önünde bulundurmamızı sağlar.

Tek katmanlı bir nanotüpün ideal yapısına giriş bir pentagonun bir defasıyla - bir sevgigen (Şekil 7'deki gibi) kiralitesini değiştirir ve bunun sonucunda, elektronik özelliklerini değiştirir. Yapıyı (8.0) / (7,1) göz önünde bulundurursak, kiralite tüpünün (8.0) yasaklanmış bölgenin genişliğine sahip bir yarı iletken olduğu, kiralite ile borusun (7, 1) olduğu hesaplamalardan takip eder. ) semimetall. Böylece, bu kavisli nanotüp, metal-yarı iletkenlerin moleküler bir geçişi olmalı ve elektronik devrelerin ana elemanlarından biri olan düzleştirici bir diyot oluşturmak için kullanılabilir.

Benzer şekilde, kusurun uygulanmasının bir sonucu olarak, yarı iletken - Yasaklanan bölgenin genişliğinin farklı değerlerine sahip yarı iletken elde edilebilir. Böylece, bunlara uygulanan kusurlu nanotüpler, yarı iletken bir kayıt elemanının temelini oluşturur. Tek katmanlı bir nanotüpün ideal yapısında bir kusur uygulama görevi, belirli teknik zorlukları temsil eder, ancak yakın zamanda oluşturulan teknolojinin geliştirilmesinin bir sonucu olarak, belirli bir kiralite ile tek katmanlı nanotüpler elde etme teknolojisinin bir sonucu olmasını bekleyebilir. başarılı bir çözüm bulacaksınız.

Karbon nanotüplerine dayanarak, semiconductor cips'in imalatındaki ana bileşen olan Silison'dan benzer şemaları aşan özelliklerine göre bir transistör oluşturmak mümkündü. Bir P-veya N tipi silikon substratının yüzeyinde, bir SIO2 tabakası, 120-nm ile önceden kaplanmış, kökenin platin elektrotları ve boşaltma ve çözelti, tek katmanlı nanotrublar ile çökeltildi ( Şekil 11).

Şekil.11. Yarı iletken nanotüpte alan transistörü. Nanotüp, iki ultra-ince tel ile temasında iletken olmayan (kuvars) bir substratta, bir üçüncü elektrot (deklanşör) kullanılır (a); Zincirdeki iletkenliğin deklanşör potansiyeli (B) 3'ten bağımlılığı.

Görev

1. Karbon nanotüplerinin özellikleri, yapısı ve teknolojisiyle tanışın.

2. Yarı saydam elektron mikroskobu ile çalışma için karbon nanotüp malzeme hazırlayın.

3. Farklı zoomlara sahip nanotüplerin odaklanmış bir görüntüsünü alın. Mümkün olan en yüksek çözünürlükte, önerilen nanotüplerin boyutunu (uzunluğu ve çapı) tahmin edin. Nanotüplerin (tek katmanlı veya çok katmanlı) ve gözlenen kusurların doğası hakkında bir sonuç çıkarın.

Kontrol soruları

1. Karbon malzemelerin elektronik yapısı. Tek katmanlı nanotüplerin yapısı. Çok katmanlı nanotüplerin yapısı.

2. Karbon nanotüplerinin özellikleri.

3. Nanotüplerin elektriksel özelliklerini belirleyen temel parametreler. Tek katmanlı bir nanotüpün iletkenliğinin türünü belirlemek için genel kural.

5. Karbon nanotüpleri uygulama alanları.

6. Nanotüplerin elde edilme yöntemleri: Ark deşarjında \u200b\u200bgrafitin termal ayrıştırma yöntemi, grafitün lazer buharlaştırılması yöntemi, gaz fazından kimyasal çökeltme yöntemi.

Edebiyat

1. Harris, P. karbon nanotruba ve ilgili yapılar. XXI yüzyılın yeni malzemeleri. /P.charris- m.: Technosphere, 2003. -336 s.

2. Yeletsky, A.V. Karbon Nanotüpler / A. V. Yeletsky // Fiziksel Bilimlerin Başarıları. - 1997.- T 167, No. 9 - s. 945 - 972

3. Borrowinsky, I. I. Formasyonu ve karbon nanotüplerine dayanan düzlemsel yapıların elektrofiziksel özellikleri için prosedür. Teknik bilimlerin aday derecesi için tez // i.i. Kobinsky. - Moskova, 2004.-145 s.

BERNAERTS D. ve AL./ Fizik ve Türevatalarda (Eds H.Kusmany ve ark.) - Singapur, Dünya Scientfic. - 1995. - P.551

Thes A. ve ark. / Bilim. - 1996. - 273 - P. 483

Rüzgar, S. J. Top Gate Elektrotlar / S. J.wind, Appenzeler J., Martel R., Derycke ve Avouris P. // AppL'deki Karbon Nanotube Alan Etkisi Transistörlerinin Dikey Ölçütülmesi. PHYS. Let - 2002.- 80. S.3817.

Tans S.J., Devoret M.H., Dai H. // Nature.1997. V.386. S.474-477.

Karbon nanotüpleri - yarın yenilikçi teknolojiler. Nanobolenlerin üretimi ve tanıtılması, mal ve ürünlerin kalitesini artıracak, kilolarını önemli ölçüde azaltacak ve gücü arttıracak ve ayrıca yeni özelliklere yol açacaktır.

Karbon nanotüpleri nedir

Karbon nanotüpleri veya boru şeklindeki nanoyutur (nanotubule), laboratuvar koşullarında, karbon atomlarından elde edilen bir veya çok boyutlu içi boş silindirik yapılarda ve olağanüstü mekanik, elektrofiziksel ve fiziksel özelliklerle yapay olarak yaratılır.

Karbon nanotüpleri karbon atomlarından elde edilir ve tüplerin veya silindirlerin şekline sahiptir. Onlar çok küçüktür (nano-seviyede), bir ila birkaç on yıllık nanometre çapı ve birkaç santimetre uzunluğunda. Karbon nanotüpleri grafitten oluşur, ancak grafit içermeyen diğer özelliklere sahiptir. Doğada yoklar. Kökenleri yapay bir temele sahiptir. Nanotüplerin gövdesi, insanların bağımsız olarak sonuna kadar yarattığı sentetik.

Nanotube'ün milyonlarca kez bir artışa bakarsanız, köşeleri üzerine karbon atomlu eşkenar altıgenlerden oluşan uzatılmış silindiri görebilirsiniz. Bu bir kesik grafit düzlemidir. Nanotüplerin kiralitesi, fiziksel özelliklerine ve özelliklerine bağlıdır.

Köşkü atomları olan karbon atomları ile eşleşen altıgenlerden oluşan genişletilmiş bir silindirden bir kez nanotüp artmıştır. Bu bükülmüş bir grafit uçağıdır

Kiralite (eng. KMirality) - Molekülün özelliği, ayna yansıması ile uzayda birleştirilmez.

Interprint ise, kiralite, örneğin, bir kağıdın sorunsuz bir şekilde döndüğümüzdedir. Kalıcı iseniz, o zaman bu ahiralitedir. Nano-Killows, tek katmanlı ve çok katmanlı bir yapıya sahip olabilir. Çok katmanlı yapı, birer tek tek katmanlı nanotüplerden başka bir şey değildir.

Tarih Açılışı

Nanotüplerin ve keşiflerinin açılmasının kesin tarihi bilinmemektedir. Bu konu, anlaşmazlıklar ve akıl yürütme için gıda, çünkü bu yapıların farklı ülkelerden bilim adamları tarafından paralel açıklaması var. Discovererin tanımlanmasında temel zorluk, bilim adamlarının görüş alanına düşen nanotüpler ve nanofiberlerdir, uzun süre dikkatini çekmiyordu ve dikkatlice incelenmedi. Mevcut bilimsel çalışmalar, karbon içeren malzemelerden nanotüp ve liflerin yaratma olasılığının, geçen yüzyılın ikinci yarısında teorik olarak izin verildiğini kanıtlamaktadır.

Uzun zamandır mikron karbon bileşiklerinin ciddi çalışmaları yapılmadığı ana neden, o zamanlar bilim adamlarının araştırma için oldukça güçlü bir bilimsel temele sahip olmadığıdır, yani çalışma ve parlamanın nesnesini geliştirebilen hiçbir ekipman yoktu. onların yapıları.

Nanocherborbon bileşiklerinin kronolojik sırayla incelenmesi için olaylar varsa, ilk tanıklık 1952'de düşüyor, Raduşkeveri ve Lukyanovich'in Sovyet bilim adamları, karbon oksitin termal metodu ile ayrışma sırasında oluşan bir nanofiber yapısına çekildi (Rusça) İsim - oksit). Elektron mikroskobik ekipmanı ile gözlenen yapı, yaklaşık 100 nm çapında bir lifi vardı. Ne yazık ki, sıradışı nanoyapının fiksasyonu takip etmedi ve daha fazla araştırma yapmadı.

1974'ten bu yana 25 yıl oblivyonun ardından, mikron boru şeklindeki yapıların karbondan varlığı hakkındaki bilgiler gazeteye girmeye başlar. Öyleyse, 1974-1975'teki çalışmalar sırasında bir grup Japon bilim adamı (T. Koyyama, M. Endo, A. Oberlin). Birkaç çalışmasının sonuçları, yoğunlaştırma sırasında buharlardan elde edilen 100 Å'dan daha az olan ince boruların bir tanımını içeren genel halka sunulmuştur. Ayrıca, karbon özelliklerinin çalışmasında elde edilen eğitimin yapısının ve mekanizmasının açıklaması olan içi boş yapıların oluşumu, 1977'de SSCB Bilimler Akademisi'nden Kataliz Enstitüsü'nün Sovyet bilim adamları tarafından tanımlanmaktadır.

Å (agshstrom) - 10-10 m'ye eşit mesafelerin bir ölçümü birimi. Sistemin sisteminde, animasyona büyük ölçüde bir nanometredir (1 nm \u003d 10 Å).

Fullerenes, bir top veya rugby topu şeklinde içi boş, küresel moleküllerdir.

Fullerenes - dördüncü, daha önce bilinmeyen, daha önce bilinmeyen, karbon modifikasyonu, ingilizce kimyager ve astrofizikçi harold MREL

Ve sadece en son ekipmanların bilimsel çalışmalarında kullandıktan sonra, 1991'deki Japon bilim adamı Sumio-Idima (Sumio IIJima) nanotüplerin karbon yapısını, nanotüplerin karbon yapısını göstermesine izin vererek, ilk ciddi çalışmalar gerçekleştirildi, sonuç olarak bunların, yaşadıkları karbon nanotüpleri almayı başardılar..

Çalışmalarında, bir deneysel numune elde etmek için Profesör İdnes, bir elektrik ark deşarjı ile püskürtülen grafitten etkilenmiştir. Prototip dikkatlice ölçüldü. Boyutları, dişlerin çapının (çerçeve) çapının, bir ila birkaç mikron uzunluğunda birkaç nanometreyi geçmediğini göstermiştir. Karbon nanotüplerinin yapısının incelenmesi, bilim adamları, incelenen nesnenin, altıgenlere dayanan bir grafit altıgen kılavuzdan oluşan bir ila birkaç katmana sahip olabileceğini bulmuşlardır. Aynı zamanda, nanotüplerin uçları, fulleren molekülünün disseke yarım yarısını yapısal olarak benziyor.

Yukarıdaki çalışmaların zamanında, alanlarında bilinen bilim adamlarının Jones, L.a. Chernozatonsky, M.Yu. Cornilov, yapısını, fiziksel, kimyasal ve diğer özelliklerini tarif eden bu allotropik karbon formunun oluşma olasılığını tahmin eder.

Nanotube'nin çok katmanlı yapısı, birkaç tek katmanlı nanotubülenlerden başka bir şey değildir, "giyinmiş" Rus Matretery Prensibi'nde bir tanedir.

Elektrofizik özellikleri

Karbon nanotüplerinin elektrofiziksel özellikleri, tüm dünyadaki bilim adamları tarafından en yakın çalışmanın aşamasında. Nanotüplerin belirli geometrik oranlarda tasarlanması, bunlara iletim veya yarı iletken özellikleri verebilirsiniz. Örneğin, elmas ve grafit karbondur, ancak moleküler yapılardaki farklılıklar nedeniyle farklıdır ve bazı durumlarda karşıt özelliklerde. Bu tür nanotüpler metal veya yarı iletken denir.

Mutlak sıfır sıcaklıklarda bile elektrik akımı yapan nanotüpler metaliktir. Elektrik akımının, sıcaklıktaki bir artışla artan mutlak bir sıfırda sıfır iletkenliği, yarı iletken nanoyapının bir işareti olduğunu gösterir.

Ana sınıflandırma, grafit düzlemini katlama yöntemiyle dağıtılır. Katlama yöntemi, iki sayı ile gösterilir: "M" ve "N", bu da grafit ızgara vektörlerinde katlama yönünü ayarlar. Grafit düzleminin geometrisinden, nanotüplerin özellikleri bağlıdır, örneğin büküm açısı doğrudan elektrofiziksel özelliklerini etkiler.

Parametrelere (n, m), nanotüplere bağlı olarak: düz (ahiral), dişli ("koltuk"), zikzak ve spiral (kiral). Elektriksel iletkenliği hesaplamak ve planlamak için, parametre oranlarının formülü kullanılır: (n-m) / 3.

Hesaplamada elde edilen tamsayı, metal tipinin nanotüplerinin iletkenliğini ve fraksiyonel - yarı iletken olduğunu gösterir. Örneğin, metal "sandalye" gibi tüm borulardır. Metalik tip karbon nanotüpleri, mutlak sıfır olan bir elektrik akımı ile gerçekleştirilir. Nano-Bellows Yarı İletken Tipi, artan sıcaklıkla artan mutlak bir sıfırda sıfır iletkenliğe sahiptir.

Metal bir iletkenlik tipine sahip nanotüpler, santimetre başına yaklaşık milyar AMP'yi atlayabilir. Bakır, en iyi metal iletkenlerden biri olan bakır, bu göstergeler için binlerce kereden fazla olan nanotüplerden daha düşüktür. İletkenlik limiti aşıldığında, malzemenin eritilmesi ve moleküler ızgara imha edilmesiyle eşlik eden ısıtma meydana gelir. Eşit koşullar altında nano-molalarla, bu gerçekleşmez. Bu, pırlanta göstergeleri iki kez aşan çok yüksek termal iletkenlikleri ile açıklanmaktadır.

Güç açısından Nanobolen ayrıca diğer malzemeleri geride bırakır. 5-10 katı 5-10 kat (jung modülüne göre 1.28-1.8 TPA) en dayanıklı alaşımlardan daha güçlüdür ve kauçuktan 100 bin kat daha yüksek bir esnekliğe sahiptir. Güç limit göstergelerini karşılaştırırsanız, 20-22 kez yüksek kaliteli çeliklerin benzer güç özelliklerini aşarlar!

BM Nasıl Gidilir?

Nanotüpler, yüksek sıcaklık ve düşük sıcaklıktaki yöntemlerle elde edilir.

Yüksek sıcaklık, lazer ablasyonu, güneş teknolojisi veya elektrikli ark deşarjı yöntemlerini içerebilir. Düşük sıcaklık yöntemi, hidrokarbonların katalitik ayrışması, karbon monoksitin gaz fazı katalitik ekimi, elektroliz üretimi, polimerin ısı tedavisi, lokal düşük sıcaklık piroliz veya lokal katalizden oluşan buhar fazından kimyasal çökeltmeyi emerdi. Tüm yollar anlayış, yüksek teknoloji ve çok pahalı için karmaşıktır. Nanotüplerin üretimi, sadece güçlü bir bilimsel olarak büyük bir işletmeyi karşılayabilir.

Basitleştirilmiş, aşağıdaki gibi bir yay yoluyla karbon nanotüpleri elde etme süreci:

Reaktör, bir enjeksiyon ünitesi boyunca kapalı bir devre ile belirli bir sıcaklığa ısıtıldı, bir plazma gaz halinde bir gaz halinde tanıtıldı. Reaktörde, üst ve alt kısımda, biri bir anot ve diğer katod olan manyetik bobinler takılıdır. Manyetik bobinlerde kalıcı elektrik akımı servis edilir. Plazma, reaktördeki plazmadan etkilenir, bu da döndürülmüş ve manyetik alandır. Karbon içeren malzemeden (grafit) oluşan bir anotun yüzeyinden yüksek sıcaklıktaki bir elektrontoplazma arkının etkisi altında, buharlaştırır veya "ayrılır" karbon karbon içindeki karbon nanotüpler formunda bir katod üzerinde yoğunlaşır. Karbon atomlarının katod üzerinde yoğunlaşabilmesi için, reaktördeki sıcaklık azalır. Bu teknolojinin kısa bir açıklaması bile, nanobolenlerin karmaşıklığını ve maliyetini değerlendirmenizi sağlar. Üretim sürecinden önce bile çok zaman alacak ve çoğu işletme için başvuruda bulunacaktır.

Fotoğraf Galerisi: Karbon nanotüpleri elde etmek için şema ve ekipman

Tek bir elektrik yay yöntemi ile tek karbon nanotüplerin sentezi üzerine kurulum Tübüler nanoyapı elde etmek için küçük gücün bilimsel montajı
Düşük temperli bir yöntem elde etme yöntemi

Uzun karbon nanotüpleri elde etmek için kurulum

Toksik misin?

Kesinlikle evet.

Laboratuar araştırması sürecinde, bilim adamları karbon nanotüplerinin canlı organizmaların olumsuz yönde etkilediği sonucuna varmışlardır. Bu, sırayla nanotüplerin toksisitesini onaylar ve daha az ve daha az bir bilim adamı bu önemli konuyu şüphe ediyor.

Çalışmalar gösterildiği gibi, karbon nanotüplerinin canlı hücrelerle doğrudan etkileşimi ölümlerine yol açar. Özellikle tek katmanlı nanotüpler güçlü bir antimikrobiyal aktiviteye sahiptir. Deneyler, bilim adamları bakteri krallığının ortak kültürünü (bağırsak çubuklarını) e-soli yapmaya başladı. Araştırma sürecinde, 0.75 ila 1.2 nanometre çapında tek katmanlı nanotüpler uygulandı. Deneyler gösterildiğinden, karbon nanotüplerinin bir canlı hücre üzerindeki etkilerinin bir sonucu olarak, hücre duvarlarının (membranların) mekanik yöntemine zarar verir.

Diğer yöntemlerle elde edilen nanotüpler, çok miktarda metal ve diğer toksik safsızlıklar içerir. Birçok bilim insanı, karbon nanotüplerinin kendisinin toksisitesinin morfolojilerine bağlı olmadığını, ancak bunlarda bulunan (nanotüpler) doğrudan kirliliklerle bağlantılı olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, bilim insanlarının Yale'den nanotüplerin incelenmesi alanındaki çalışmaları birçok topluluğun hatalı temsilini göstermiştir. Böylece, intestinal çubukların (E-SLI) çalışma sürecindeki bakterileri bir saat boyunca tek katlı karbon nanotüpleriyle tedavi edildi. Sonuç olarak, çoğu e-soli öldü. Nanomateryal alanlarındaki bu çalışmalar, toksisitelerini ve canlı organizmalar üzerindeki olumsuz etkilerini doğruladı.

Bilim adamları, tek katmanlı nanotüplerin en tehlikeli olduğu sonucuna varmıştır, bunun karbon nanotube uzunluğunun çapına kadar orantılı oranından kaynaklandığı sonucuna varmıştır.

Karbon nanotüplerinin insan vücudundaki etkisi açısından farklı çalışmalar bilim adamlarını, vücuttaki asbest liflerinin durumunda olduğu gibi özdeş etkiler hakkında sonuçlara neden olmuştur. Asbest liflerinin olumsuz etkilerinin derecesi doğrudan boyutlarına bağlıdır: daha az, olumsuz etki daha güçlüdür. Karbon nanotüpleri durumunda ve şüphe, vücut üzerindeki olumsuz etkilerinde değildir. Vücuda havayla birlikte bulma, plevradan nanotüp göğsüne yerleştirilir, böylece ciddi komplikasyonlara, özellikle kanser tümörlerine neden olur. Nano-fasulye gövdesine nüfuz eden yiyeceklerden oluşursa, mide ve bağırsakların duvarlarına yerleştiler ve çeşitli hastalıklara ve komplikasyonlara neden olurlar.

Halen, bilim adamları nanomalzemelerin biyolojik uyumluluğu ve karbon nanotüplerinin güvenli üretimi için yeni teknolojiler araması hakkında araştırma yaparlar.

Perspektifler

Karbon nanotüpleri geniş bir uygulama kapsamını kapsar. Bu, bir çerçeve şeklinde bir moleküler yapıya sahip olmaları nedeniyle, böylece elmas veya grafitten farklı özelliklere sahip olmasını sağlayan bir çerçeve şeklindedir. Kendine özgü özelliklerinden kaynaklanmaktadır (güç, iletkenlik, bükülme) karbon nanotüpleri diğer malzemelerle karşılaştırıldığında daha sık uygulanır.

Bu karbon buluş elektronik, optik, mekanik mühendisliğinde vb. İçinde kullanılır. Karbon nanotüpler, moleküler bileşiklerin gücünü arttırmak için farklı polimerlere ve kompozitlere katkı maddeleri olarak kullanılır. Ne de olsa, herkes karbon bileşiklerinin moleküler ızgarasının, özellikle saf formunda inanılmaz bir dayanıma sahip olduğunu biliyor.

Karbon nanotüpleri, elektromanyetik dalga emici olarak, akülerin üretimi için gerekli olan kapasitörlerin ve çeşitli sensörlerin, çeşitli sensörlerin, anotların üretiminde de kullanılır. Geniş kullanım Bu karbon bileşiği, telekomünikasyon ağlarının imalatında ve sıvı kristal ekranlarında bulunmuştur. Ayrıca nanotüpler, aydınlatma cihazlarının üretiminde katalitik özelliklerin bir amplifikatörü olarak kullanılır.

Ticari uygulama

Market	Uygulama	Karbon nanotüplerin özellikleri
Arabalar	Yakıt sisteminin ve yakıtın (konnektörler, pompa parçaları, sızdırmazlık halkaları, tüpler), elektrik devresi için harici vücut parçaları (tamponlar, ayna gövdesi, yakıt deposu kapakları)	Teknik karbon ile karşılaştırıldığında gelişmiş özellik bakiyesi, büyük parçalar için geri dönüşüm yeteneği, deformasyon direnci
Elektronik	Teknolojik araçlar ve ekipmanlar, yarı iletken plakalar için kasetler, konveyör şeritler, bozukluk, temiz odalar için donatım	Karbon liflerine kıyasla karışımların temizliğini arttırarak, spesifik yüzey direncinin kontrol edilmesi, ince parçaların dökülmesi için işleme kabiliyeti, deformasyon dengesi, özelliklerin dengesi, karbon liflerine kıyasla alternatif plastik karışımlar

Karbon nanotüpleri, çeşitli endüstrilerde kullanım için belirli bir çerçeveyle sınırlı değildir. Malzeme nispeten son zamanlarda icat edildi ve bununla bağlantılı olarak, şu anda dünyanın birçok ülkesinin bilimsel gelişmelerinde ve araştırmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu, karbon nanotüplerinin özellikleri ve özelliklerinin yanı sıra, pazarda oldukça zayıf pozisyonları işgal ettiği için, geniş çaplı malzeme üretiminin özellikleri ve özellikleri için daha ayrıntılı bir çalışma için gereklidir.

Karbon nanotüpleri mikroişlemcileri soğutmak için kullanılır

İyi yürütme özellikleri sayesinde, makine mühendisliğindeki karbon nanotüplerinin kullanımı geniş bir yelpazededir. Bu malzeme, masif boyutlara sahip soğutma üniteleri için cihaz olarak kullanılır. Her şeyden önce, bu, karbon nanotüplerinin yüksek spesifik bir termal iletkenlik katsayısına sahip olması nedeniyledir.

Nanotüplerin bilgisayar teknolojisinin geliştirilmesinde kullanımı, elektronik endüstrisinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu malzemenin kullanımı sayesinde, oldukça düz ekranların imalatı için üretim kurulmuştur. Bu, kompakt kompakt boyutların serbest bırakılmasına katkıda bulunur, ancak aynı zamanda kaybolmazlar ve hatta elektronik bilgisayar makinelerinin teknik özellikleri bile artmaktadır. Bilgisayar teknolojisi ve elektronik endüstrisinin gelişmesinde karbon nanotüplerinin kullanımı, zaman zaman mevcut analoglar tarafından aşılacak olan ekipman üretimine ulaşacaktır. Bu çalışmalara dayanarak, yüksek voltajlı kinescopes zaten oluşturulur.

İlk karbon nanotube işlemcisi

Sorunları kullanma

Nanotüplerin uygulanmasının sorunlarından biri, canlı organizmalar üzerinde olumsuz bir etkisidir; bu, bu malzemenin tıpta kullanımı hakkında şüphe haline getirir. Uzmanlardan bazıları, karbon nanotüplerinin seri üretim sürecinde, hoş olmayan risklerin ortaya çıkabileceğini göstermektedir. Yani, nanotüplerin uygulamalarını genişletmenin bir sonucu olarak, geniş ölçekte üretime duyulan ihtiyaç ortaya çıkacak ve buna göre, çevreye yönelik bir tehdit olacaktır.

Bilim adamları, bu sorunu, karbon nanotüplerinin üretimi için daha çevre dostu yöntem ve yöntemler kullanımında çözmenin yollarını aramayı önermektedir. Bu materyalin üreticilerinin, "temizlik" konusundaki "temizlik" konusuna ciddi bir şekilde yaklaşması önerildi;

Nanotüplerin nanotüplerinin hücrelerinin üzerindeki olumsuz etkisinin fotoğrafları, intestinal çubukların hücrelerinin hücrelerinin nanotüplerine maruz kalmasına; b) Nanotüplere maruz kaldıktan sonra hücreler

Modern dünyada, karbon nanotüpleri yenilikçi teknolojilerin gelişimine önemli bir katkıda bulunur. Uzmanlar, önümüzdeki yıllarda nanotüplerin üretimini artırmak ve bu ürün için fiyatları azaltmak için tahminler vermektedir. Bu, sırayla, nanotüplerin kürelerini genişletir ve pazardaki tüketici talebini arttırır.

Karbon nanotüpleri (CNT) - Bisikletin mikroelektroniğine kadar geniş bir sektörde kullanılması planlanan promising materyal. Bununla birlikte, CNT'nin atomik yapısının asgari bozulması bile, güçlerinde bir düşüşe neden olur. Bu, karbon nanotüplerine göre malzemeden kozmik bir asansör oluşturma olasılığı hakkında şüphe haline getirir.

10/16/2015, Andrei Barabash 29

Stanford Üniversitesi'nden araştırmacılar ekibi, amputantların hayatlarını değiştirebilecek bilimsel bir atılım uyguladı. Bilim adamları, bu bilgiyi sinir sistemine dokunma ve iletme yeteneğine sahip yapay bir cilt ikamesi geliştirdiler. Bu tür teknoloji, insan sinir sistemine yerleştirilecek fütüristik protezler oluştururken kullanılabilir. Ek olarak, bu teknoloji insanların sadece dokunuş hissetmelerini sağlayacak, aynı zamanda güçlerini de belirleyecektir.