จะเป็นท่อนาโนที่มีผนังหลายชั้น แต่เขาก็สังเกตเห็นท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวไม่ถึงสองปีต่อมา เช่นเดียวกับและเพื่อนร่วมงานที่IBM ในแคลิฟอร์เนีย ในปี พ.ศ. 2539 กลุ่มบริษัทไรซ์ นำโดยสมอลลีย์ ได้สังเคราะห์กลุ่มท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยวที่เรียงตัวกันเป็นครั้งแรก ชุดประกอบด้วยท่อนาโนจำนวนมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแคบ ทำให้สามารถทำการทดลองที่เกี่ยวข้องกับควอนตัม
ฟิสิกส์
หนึ่งมิติได้ หลายกลุ่มได้วัดคุณสมบัติที่น่าทึ่งเหล่านี้แล้ว ซึ่งดูเหมือนจะยืนยันการคาดคะเนทางทฤษฎีหลายข้อเน้นโครงสร้างการศึกษาที่สำคัญบางส่วนได้สำรวจโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนโดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูง การทดลองเหล่านี้ยืนยันว่าท่อนาโนเป็นโครงสร้างทรงกระบอก
ที่ยึดตามโครงตาข่ายหกเหลี่ยมของอะตอมคาร์บอนที่ก่อตัวเป็นกราไฟต์ผลึก ท่อนาโนสามประเภทที่เป็นไปได้ ได้แก่ อาร์มแชร์ ซิกแซก และท่อนาโนไครัล ขึ้นอยู่กับวิธีการ “รีด” แผ่นกราฟีนสองมิติประเภทต่างๆ อธิบายได้ง่ายที่สุดในแง่ของหน่วยเซลล์ของท่อนาโนคาร์บอน หรืออีกนัยหนึ่งคือกลุ่มอะตอม
ที่เล็กที่สุดที่กำหนดโครงสร้างของมัน (รูปที่ 1 ก ) ที่เรียกว่าเวกเตอร์ไครัลของท่อนาโนC hถูกกำหนดโดยC h = n â 1 + m â 2โดยที่ â 1และ â 2เป็นเวกเตอร์หน่วยในโครงตาข่ายหกเหลี่ยมสองมิติ และnและmเป็นจำนวนเต็ม . พารามิเตอร์ที่สำคัญอีกอย่าง หนึ่งคือมุมไครัล ซึ่งเป็นมุมระหว่าง
เมื่อแผ่นกราฟีนถูกม้วนขึ้นเพื่อสร้างส่วนทรงกระบอกของท่อนาโน ปลายของเวกเตอร์ไครัลจะบรรจบกัน ดังนั้นเวกเตอร์ไครัลจะสร้างเส้นรอบวงของหน้าตัดวงกลมของท่อนาโน และค่าต่างๆ ของnและmจะนำไปสู่โครงสร้างท่อนาโนที่แตกต่างกัน (รูปที่ 1 ข ) ท่อนาโนของอาร์มแชร์เกิดขึ้นเมื่อn = m
และมุมไครัลเท่ากับ 30° (รูปที่ 2) ท่อนาโนซิกแซกเกิดขึ้นเมื่อnหรือmเป็นศูนย์ และมุมไครัลเท่ากับ 0° ท่อนาโนอื่นๆ ทั้งหมดที่มีมุมไครัลอยู่ตรงกลางระหว่าง 0° ถึง 30° เรียกว่าท่อนาโนไครัล คุณสมบัติของท่อนาโนถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางและมุมไครัล ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ขึ้นอยู่กับ n และ m
เส้นผ่านศูนย์กลาง
เป็นเพียงความยาวของเวกเตอร์ไครัลหารด้วย ¼ และเราพบว่าd t = ( √ 3/ p ) a c-c ( m 2 + mn + n 2 ) 1/2โดยที่a c-cคือ ระยะห่างระหว่างอะตอมของคาร์บอนข้างเคียงในแผ่นเรียบ ในทางกลับกัน มุมไครัลจะได้รับจาก tan -1 ( √ 3 n /(2 m + n )) การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนและมุมไครัลนั้นทำขึ้น
ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกนและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน อย่างไรก็ตาม ยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญในการหาค่าd tและqไปพร้อมๆ กับการวัดคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความต้านทาน ส่วนหนึ่งเป็นเพราะท่อนาโนมีขนาดเล็กมาก และส่วนหนึ่งเป็นเพราะอะตอมของคาร์บอน
มีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ ท่อนาโนอาจเสียหายจากลำแสงอิเล็กตรอนในกล้องจุลทรรศน์เนื่องจากแต่ละยูนิตเซลล์ของท่อนาโนประกอบด้วยรูปหกเหลี่ยมจำนวนหนึ่ง ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนสองอะตอม ดังนั้นยูนิตเซลล์ของท่อนาโนจึงมีอะตอม
ของคาร์บอนจำนวนมาก ถ้าหน่วยเซลล์ของท่อนาโนมี ขนาดใหญ่กว่ารูปหกเหลี่ยม Nเท่า หน่วยเซลล์ของท่อนาโนในปริภูมิกลับกันจะเล็กกว่าเซลล์รูปหกเหลี่ยมเดียว 1/ N เท่า วิธีทำท่อนาโนเมื่อกลุ่มมหาวิทยาลัยไรซ์พบวิธีที่ค่อนข้างมีประสิทธิภาพในการผลิตท่อนาโนผนังชั้นเดียวที่สั่งซื้อเป็นชุดในปี 2539
กลุ่มดังกล่าว
ได้เปิดโอกาสใหม่สำหรับการศึกษาเชิงทดลองเชิงปริมาณเกี่ยวกับท่อนาโนคาร์บอน ท่อนาโนที่สั่งซื้อเหล่านี้เตรียมโดยการทำให้เป็นไอด้วยเลเซอร์ของเป้าหมายคาร์บอนในเตาเผาที่อุณหภูมิ 1200 °C ตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์-นิกเกิลช่วยให้การเจริญเติบโตของท่อนาโน อาจเป็นเพราะป้องกัน
ไม่ให้ปลายถูก “ปิดทับ” ในระหว่างการสังเคราะห์ และประมาณ 70-90% ของเป้าหมายคาร์บอนสามารถเปลี่ยนเป็นท่อนาโนผนังเดียวได้ ด้วยการใช้เลเซอร์พัลส์สองตัวห่างกัน 50 นาโนเมตร สภาวะการเจริญเติบโตสามารถรักษาไว้ได้ในระดับเสียงที่มากขึ้นและเป็นเวลานานขึ้น รูปแบบนี้ให้การระเหย
เป็นไอสม่ำเสมอมากขึ้นและควบคุมสภาวะการเจริญเติบโตได้ดีขึ้น และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัย ในฝรั่งเศสได้พัฒนาวิธีคาร์บอนอาร์กเพื่อสร้างอาร์เรย์ที่คล้ายกันของท่อนาโนผนังเดียว ในกรณีนี้ ท่อนาโนสั่งผลิตมาจากพลาสมาคาร์บอนที่แตกตัวเป็นไอออน และการให้ความร้อนจูลจากการคายประจุ
ทำให้เกิดพลาสมา กลุ่มอื่น ๆ อีกหลายกลุ่มกำลังสร้างกลุ่มของท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยวโดยใช้วิธีการที่แตกต่างกันของทั้งสองวิธีนี้ อย่างไรก็ตาม กลุ่มข้าวมีผลกระทบมากที่สุดในภาคสนาม ส่วนใหญ่เป็นเพราะเป็นกลุ่มแรกที่พัฒนาวิธีการสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพ และได้สร้างความร่วมมือ
ระดับนานาชาติมากมายเพื่อวัดคุณสมบัติของท่อนาโนผนังชั้นเดียว ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด วัสดุท่อนาโนที่ผลิตโดยวิธีใดวิธีหนึ่งเหล่านี้ดูเหมือนเสื่อเชือกคาร์บอน เชือกมีความยาวระหว่าง 10 ถึง 20 นาโนเมตร และยาวได้ถึง 100 µm เมื่อตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอน
แบบส่องผ่าน พบว่าเชือกแต่ละเส้นประกอบด้วยท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยวมัดหนึ่งเรียงเป็นแนวในทิศทางเดียว การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ซึ่งมองเห็นเชือกหลายเส้นพร้อมกัน ยังแสดงให้เห็นว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนผนังชั้นเดียวมีการกระจายที่แคบและมียอดที่แข็งแรง
สำหรับสภาวะการสังเคราะห์ที่ใช้โดยกลุ่ม การกระจายเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดที่ 1.38 ± 0.02 นาโนเมตร ซึ่งใกล้เคียงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนาโนในอุดมคติ (10, 10) มาก การวัดการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียแสดงให้เห็นว่าการรวมกลุ่มของท่อนาโน
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
