Nanotubo de carbono
Un nanotubo de carbono és un tubo format per àtoms de carbono en un diàmetro de l'orde de nanómetros (nanoescala). És un dels alótropos del carbono.[1]
Els nanotubos de carbono de paret simple o monocapa tenen diàmetros d'entre 0,5 i 2,0 nanómetros, unes 100 000 voltes més menuts que l'ample d'un cabell humà. Es poden visualisar com a làmines bidimensionales de grafeno enrolladas per a formar un cilindre buit. Els nanotubos de carbono de paret múltiple o multicapa consistixen en nanotubos de carbono de paret simple concèntrics, anidados un dins de l'atre. Esta denominació es pot usar per a referir-se als nanotubos de carbono de parets dobles i triples.
Els nanotubos de carbono poden exhibir propietats notables, com una resistència a la tracció i una conductivitat tèrmica excepcionals,[2][3] degudes a la seua nanoestructura i a la força de l'enllaç entre els àtoms de carbono. Algunes estructures de nanotubos de carbono exhibixen una alta conductivitat elèctrica, mentres que unes atres són semiconductoras. Ademés, poden modificar-se químicament.[4] Estes propietats són d'interés en moltes àrees de la tecnologia, com la electrònica, la òptica, els materials composts (que reemplacen o complementen les fibres de carbono), la nanotecnología i atres aplicacions en la ciència de materials.
En 1993, Iijima i Ichihashi en NEC i Bethune et al. en IBM varen descobrir de forma independent que la covaporización de carbono i metals de transició com el ferro i el cobalt podia catalizar específicament la formació de nanotubos de carbono de paret simple. Este descobriment va donar lloc a investigacions que varen conseguir aumentar considerablement l'eficiència de la tècnica de producció catalítica, aixina com a una explosió d'estudis per a caracterisar i trobar aplicacions per a esta forma de carbono.
Nomenclatura
[editar | editar còdic]No hi ha consens generalisat en la lliteratura científica per a la denominació de les distintes varietats de nanotubos de carbono. En les publicacions en anglés, les molècules es designen a sovint per les seues sigles: aixina, els nanotubos de carbono en general es denominen CNT (carbon nano-tubes); els nanotubos de paret simple, es diuen SWCNT (simple wall/simple walled carbon nano-tubes) o SWNT —ometent la C de carbon— i els de paret múltiple s'abrevien com MWNT o MWCNT; en obres en espanyol, es poden trobar les sigles NTC ('nanotubos de carbono'), NTCPM ('nanotubos de carbono de paret múltiple') i NTCPS ('nanotubos de carbono de paret simple'). La Organisació Internacional de Normalisació utilisa «parets simples» o «parets múltiples» en els seus papers.
Història
[editar | editar còdic]En 2006, Marc Monthioux i Vladimir Kuznetsov varen publicar en un editorial de la revista Carbon l'història del descobriment dels nanotubos de carbono.[5] L'identitat dels descobridors és objecte de certa controvèrsia.[6] Un gran percentage de la lliteratura acadèmica i popular atribuïx el descobriment de tubos buits de tamany nanométrico composts de carbono grafítico a Sumio Iijima, un empleat de NEC, en 1991. Iijima va publicar un artícul que va tindre molt impacte i va impulsar l'investigació les aplicacions dels nanotubos de carbono. No obstant, les primeres observacions dels nanotubos de carbono daten de molt abans: en 1952, Radushkevich i Lukyanovich varen publicar imàgens clares de tubos de carbono de 50 nanómetros de diàmetro en la revista Journal of Physical Chemistry Of Russia.[7] Este artícul va passar desapercebut en gran mida, per publicar-se en rus i per l'accés llimitat dels científics occidentals a la prensa soviètica durant la Guerra Freda. Monthioux i Kuznetsov varen mencionar en la seua editorial:
En 1976, Morinobu Endo del CNRS va sintetisar per mig d'una tècnica de creiximent en fase de vapor tubos buits de làmines de grafit enrolladas. Els primers espècimen observats es coneixerien més tarde com nanotubos de carbono de paret simple o SWNT. Endo, en el seu estudi inicial de les fibres de carbono, també va observar un tubo buit, estés linealmente en cares paraleles de capes de carbono prop del núcleu de la fibra.[8] Esta sembla ser la primera observació de nanotubos de carbono de parets múltiples o MWCNT. Els nanotubos de carbono de parets múltiples produïts en massa hui s'obtenen per mig d'un método en similituts al desenrollat per Endo, denominat de fet el «Endo-procés», per reconeiximent als seus primers treballs i palesos.[9] En 1979, John Abrahamson va presentar un document en la 14.ª Conferència Bienal de Carbono en la Universitat Estatal de Pennsilvània que descrivia els nanotubos de carbono com a fibres de carbono produïdes en ànodos de carbono durant una descàrrega d'arc. Abrahamson va caracterisar estes fibres i va propondre una hipòtesis per al seu creiximent en atmòsfera de nitrogen a baixes pressions.[10]
En 1981, un grup de científics soviètics va publicar els resultats de la caracterisació química i estructural de nanopartículas de carbono produïdes per una desproporció termocatalítica de monòxit de carbono. Usant imàgens TEM i patrons XRD, els autors varen sugerir que els seus «cristals tubulars multicapa de carbono» es formaven a partir de capes de grafeno enrolladas en cilindres i que les rets hexagonals de grafeno poden adoptar vàries configuracions; ebtre elles una conformació circular (nanotubo de silló) i una disposició helicoidal en espiral (tubo quiral).[11]
En 1987, Howard G. Tennent, de Hyperion Catalysis, va obtindre una palesa nortamericana per a la producció de «fibrillas de carbono discretes cilíndriques» en un diàmetro fix entre aproximadament 3,5 i 70 nm, una llongitut superior en dos órdens de magnitut al diàmetro, i una regió exterior composta de múltiples capes essencialment contínues d'àtoms de carbono ordenats i un núcleu interior diferenciat.
El descobriment de Iijima en 1991 de nanotubos de carbono de parets múltiples en el material insoluble resultat de cremar varetes de grafit en un arc elèctric va generar un intens interés entre la comunitat científica, de la mateixa manera que la predicció independent de Mintmire, Dunlap i White de que si es pogueren fer nanotubos de carbono de paret simple, exhibirien propietats conductores notables. L'investigació de nanotubos es va accelerar enormement despuix dels descobriments de Iijima i Ichihashi en NEC i Bethune et al. en IBM de métodos per a produir nanotubos de carbono de paret simple per mig de l'adició de catalisadors de metals de transició al carbono en una descàrrega d'arc. Tess i els seus colaboradors varen refinar este método catalític al vaporizar la combinació de carbono/metal de transició en un forn d'alta temperatura, lo que va millorar enormement el rendiment i la purea dels nanotubos i els consegüents experiments de caracterisació i aplicació. La tècnica de descàrrega d'arc, coneguda per produir molècules de buckminsterfullereno en cantitats suficients per a explorar les seues propietats,[12] va eixercitar per lo tant un paper important en els descobriments de nanotubos de parets múltiples i simples i va estendre la série de descobriments fortuïts relacionats en els fullerenos.
En 2020, l'excavació arqueològica de Keezhadi en Tamil Nadu, Índia, va desvelar ceràmiques d'uns 2500 anys d'antiguetat els revestiment de la qual semblen contindre nanotubos de carbono. Les sòlides propietats mecàniques dels nanotubos podrien haver contribuït a la conservació dels recobriment durant tants anys.[13]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Saberi A, Baltatu MS, Vizureanu P. The Effectiveness Mechanisms of Carbon Nanotubes (CNTs) as Reinforcements for Magnesium-Based Composites for Biomedical Applications: A Review. Nanomaterials. 2024; 14(9):756. https://doi.org/10.3390/nano14090756
- ↑ Science.287(5453)
- 637–640.doi:10.1126/science.287.5453.637.
- ↑ Nanoscale Research Letters.9(1)
- 151.doi:10.1186/1556-276X-9-151.
- ↑ Chemical Reviews.110(9)
- 5366–5397.doi:10.1021/cr100018g.
- ↑ Carbon.44(9)
- 1621–1623.doi:10.1016/j.carbon.2006.03.019.
- ↑ (2012) Carbon Nanotubes as Platforms for Biosensors with Electrochemical and Electronic Transduction (en en), Springer Heidelberg, pp. xx, 208. doi:10.1007/978-3-642-31421-6. ISBN 978-3-642-31421-6.
- ↑ (1952).Журнал Физической Химии [Revista de Química Física].26
- 88-95.Consultat el 7 d'agost de 2025.
- ↑ Journal of Crystal Growth.32(3)
- 335–349.doi:10.1016/0022-0248(76)90115-9.
- ↑ Eklund, P.C. (2007). «WTEC Panel Report on 'International Assessment of Research and Development of Carbon Nanotube Manufacturing and Applications'. Final Report» (en en). World Technology Evaluation Center (WTEC). Archivat des d'el original, el 11 de març de 2017. Consultat el 5 d'agost de 2015.
- ↑ Carbon.37(11)
- 1873–1874.doi:10.1016/S0008-6223(99)00199-2.
- ↑ Izvestiya Akademii Nauk SSSR Metally.3
- 12–17.
- ↑ (1990).Nature.347(6291)
- 354–358.doi:10.1038/347354a0.
- ↑ Scientific Reports.10(1)
- 19786.doi:10.1038/s41598-020-76720-z.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Nanotubo de carbono» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.