Nanorurka
Z Wikipedii
Nanorurki węglowe są zbudowanymi z węgla strukturami nadcząsteczkowymi, mającymi postać walców ze zwiniętego grafenu (jednoatomowej warstwy grafitu). Najcieńsze mają średnicę rzędu jednego nanometra, a ich długość może być miliony razy większa. Wykazują niezwykłą wytrzymałość na rozrywanie i unikalne własności elektryczne, oraz są znakomitymi przewodnikami ciepła. Te własności sprawiają że są badane jako obiecujące materiały do zastosowań w nanotechnologii, elektronice, optyce i badaniach materiałowych.
Z punktu widzenia chemii kwantowej, nanorurki zbudowane są wyłącznie z wiązań sp2. Wiązania te są mocniejsze od wiązań sp3 tworzących diament, co pozwala nanorurkom uzyskiwać większą wytrzymałość. Nanorurki samoczynnie zlepiają się w włókna za pomocą oddziaływań Van der Waalsa. Pod dużym ciśnieniem można przekształcić część wiązań sp² w sp³, tworząc z nich niezwykle wytrzymałe materiały takie jak ADNR.
Spis treści |
[edytuj] Typy nanorurek węglowych
- Nanorurki jednowarstwowe (SWNT) – zbudowane z jednej warstwy atomów, zwiniętej w rurkę o średnicy rzędu nanometra. W przeciwieństwie do nanorurek wielowarstwowych wykazują bardzo przydatne własności elektryczne, dzięki czemu są rozważane jako główny kandydat do tworzenia przyszłych układów elektronicznych. Można za ich pomocą konstruować zarówno przewody o minimalnym oporze[1] jak i bramki logiczne[2]. Obecnie ich wytwarzanie jest jednak bardzo skomplikowane i drogie, i przyszłość ich zastosowań zależy głównie od opracowania efektywniejszych metod produkcji[3]. Znane są też metody uzyskiwania takich nanorurek o długości rzędu centymetrów[4].
- Nanorurki wielowarstwowe (MWNT) - zbudowane z wielu warstw atomów, ułożonych w odstępach podobnie jak w graficie. Ich własności zależą od liczby warstw. Nanorurki dwuwarstwowe (DWNT) są szczególnie interesujące ponieważ zachowują przydatne własności jednowarstwowych, a jednocześnie są od nich znacznie odporniejsze chemicznie. Jest to szczególnie istotne przy modyfikowaniu własności nanorurek przez zrywanie niektórych wiązań pomiędzy atomami węgla – w przypadku DWNT modyfikowana jest wtedy jedynie zewnętrzna warstwa.
- Fuleryty – materiały uzyskiwane przez sprasowanie nanorurek w wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Część nanorurek łączy się wtedy ze sobą za pomocą wiązań sp³. Uzyskany w ten sposób materiał może przewyższać twardością diament, a jednocześnie nie ma struktury krystalicznej i dzięki temu nie jest kruchy.
- Nanotorusy - nanorurki zwinięte w kształt torusa. Nanotorusy są badane ze względu na zaskakujące własności magnetyczne[5][6].
[edytuj] Własności
[edytuj] Mechaniczne
Nanorurki są jednymi z najwytrzymalszych i najsztywniejszych znanych materiałów. Wytrzymałość na rozciąganie nanorurek wielowarstwowych sięga 63 GPa[7]. Dla porównania, hartowana stal osiąga wytrzymałość rzędu 1,2 GPa. W połączeniu z niewielką gęstością rzędu 1,3-1,4 g/cm³[8], daje to najlepszy rezultat spośród znanych ludzkości materiałów.
Nanorurki nie są natomiast wytrzymałe na zgniatanie. Z powodu elastyczności i pustej struktury łatwo wyginają się i odkształcają pod wpływem sił ściskających lub zginających.
[edytuj] Kinetyczne
W nanorurkach wielowarstwowych, wewnętrze warstwy mogą ślizgać się prawie bez tarcia wewnątrz zewnętrznych, tworząc idealne atomowe łożyska[9][10]. Własności te wykorzystano do konstrukcji pierwszych prostych molekularnych mechanizmów: nanorotorów[11] i nanopotencjometrów[12].
[edytuj] Elektryczne
W zależności od ułożenia linii wiązań wzdłuż albo w poprzek nanorurki, nanorurki mogą być dobrymi przewodnikami lub półprzewodnikami. W teorii nanorurki mogą przewodzić prąd o 1000-krotnie większym natężeniu niż przewody metalowe o analogicznej masie[13]. Dzięki zastosowaniu nanorurek w 2001 udało się stworzenie tranzystora, który do zmiany stanu (włączony/wyłączony) potrzebuje zaledwie jednego elektronu! Naukowcy przewidują, że zastosowanie nanotechnologii w elektronice cyfrowej pozwoli na konstruowanie coraz szybszych i coraz mniejszych komputerów i układów scalonych.
[edytuj] Termiczne
Wszystkie nanorurki znakomicie przewodzą ciepło wzdłuż swojej struktury (dzięki przewodnictwu balistycznemu), natomiast bardzo słabo przewodzą ciepło w poprzek. Przewiduje się że nanorurki węglowe mogą przewodzić do 6000 W/m•K w temperaturze pokojowej. Dla porównania miedź, uznawana za znakomity przewodnik ciepła przewodzi 385 W/m•K. Nanorurki wytrzymują temperatury do 2800 stopni w próżni i do około 750 stopni w powietrzu[14].
[edytuj] Zastosowania
Ze względu na swoją wytrzymałość i elastyczność, nanorurki węglowe są dobrymi kandydatami zarówno na elementy planowanych nanomaszyn i metameteriałów jak i do zastosowań w dużej skali.
[edytuj] Konstrukcje
Choć włóka utworzone z nanorurek mogą nie mieć aż tak dobrych parametrów jak pojedyncze nanorurki, wciąż mogą znacznie przewyższać współcześnie używane materiały[15]. Obecnie pierwsze takie materiały zostały już wytworzone. Na Tour de France 2006 Floyd Landis korzystał z roweru którego konstrukcję wzmocniono nanorurkami. Pozwoliło to zmniejszyć masę ramy roweru do jednego kilograma[16]. Materiały tego typu potencjalnie mogą znaleźć wiele zastosowań w przyszłej inżynierii.
W badaniach w 2006 roku znaleziono nanorurki w stali damasceńskiej, co mogłoby tłumaczyć jej legendarną twardość[17][18].
Jednym z najbardziej ambitnych projektów jest użycie nanorurek do konstrukcji windy kosmicznej. Wymaga to jednak znacznego postępu zarówno w ilości jak i jakości wytwarzanych materiałów z nanorurek[19].
[edytuj] Układy elektroniczne
Nanorurki mogą stać się podstawą przyszłych układów elektronicznych. Przy ich pomocy stworzono już tranzystory mogące działać w temperaturze pokojowej i przełączać się przy użyciu pojedynczego elektronu[20].
Jedną z głównych przeszkód przed budowaniem większych układów był brak technologii do tworzenia nanorurek w wystarczających ilościach. W 2001 roku IBM zademonstrował metodę wytwarzania tranzystorów na masową skalę, w procesie nazwanym "konstruktywną destrukcją"[21]. Metoda ta umożliwiła stworzenie układu zawierającego ponad miliard właściwie ułożonych złącz z nanorurek. Niewłaściwe łącza można było usunąć korzystając ze standardowej litografii[22]. W 2004 roku uzyskano pierwszy układ pamięci oparty o nanorurki[23].
Przypisy
- ↑ Dekker, et al., (1999)
- ↑ Derycke, et al., (2001)
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American; Grudzień 2000
- ↑ Zhu, et al. (2002)
- ↑ Liu et al 2002 Phys. Rev. Lett. 88 217206)
- ↑ Computer Physics Communications 146 (2002), Maria Huhtala, Antti Kuronen, Kimmo Kaski
- ↑ Min-Feng Yu et. al (2000), Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load, Science 287, 637-640
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American December 2000, 69
- ↑ http://dx.doi.org/10.1126/science.289.5479.505e
- ↑ John Curnings et al. (2000), Low-Friction Nanoscale Linear Bearing Realized from Multiwall Carbon Nanotubes, Science 289, 602-604
- ↑ A. M. Fennimore et al. (2003), Rotational actuators based on carbon nanotubes, Nature 424, 408-410
- ↑ John Curnings et.al. (2004), Localization and Nonlinear Resistance in Telescopically Extended Nanotubes, Physical Review Letters 93
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American December 2000, 68
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics - Scientific American December 2000, 69
- ↑ Zhang et al. Science (2005), 309(5738), 1215. and Dalton et al. Nature (2003), 423(6941), 703.
- ↑ http://news.com.com/Carbon+nanotubes+enter+Tour+de+France/2100-11395_3-6091347.html?tag=fd_carsl Visited 10-15-2006
- ↑ http://news.nationalgeographic.com/news/2006/11/061116-nanotech-swords.html
- ↑ Secret's out for Saracen sabres
- ↑ Philip G. Collins and Phaedon Avouris (2000), Nanotubes for Electronics, Scientific American (2000)
- ↑ Dekker, Postma et al (2001), Carbon Nanotube Single-Electron Transistors at Room Temperature - Science 293.5527 (July 6, 2001)
- ↑ Avouris, Arnold, Collins Engineering Carbon Nanotubes and Nanotube Circuits Using Electrical Breakdown - Science 292.5517 (April 27, 2001):706-9
- ↑ Kalaugher Scalable Interconnection and Integration of Nanowire Devices Without Registration Nano Letters 4.5 (2004):915-19
- ↑ Tesng et alMonolithic Integration of Carbon Nanotube Devices with Silicon MOS Technology Nano Letters 4.1 (2004):123-127
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
- New Scientist Special Report – zbiór artykułów o nanotechnologii
- The stuff of dreams
- Strona poświęcona nanorurkom
- Animacje z udziałem nanorurek (media player)
- The wonderous World of Carbon Nanotubes (Wprowadzenie do nanorurek, .pdf)
- nanotechweb.org Serwis poświęcony nanotechnologii
- Carbon - Super Stuff
- Carbon nanotech may have given swords of Damascus their edge - Nature 2006
| 2 tys. programistów pracuje nad Windows 7 |
|
Nad następcą Windows Vista pracuje 25 zespołów, z których każdy liczy sto osób. Jak donosi serwis Computerworld inżynierowie Microsoftu zajmują się równocześnie nad wszystkimi aspektami nowego systemu operacyjnego, począwszy od interfejsu użytkownika, aż po komunikację sieciową.
|
| Karty Radeon HD 4600 już wkrótce |
|
Już niedługo do sprzedaży trafią karty graficzne ATI z serii Radeon HD 4600.
|
| Cordless Desktop Wave dla profesjonalistów |
|
Firma Logitech, znany producent urządzeń peryferyjnych, zaprezentował swój najnowszy zestaw wskazujący - Cordless Desktop Wave Pro.
|
| ICom PrestigeBook 8530 - niedrogi, a taki wydajny |
|
Firma ICom wprowadza na rynek nowy komputer przenośny. Model PrestigeBook 8530 cechuje wysoka wydajność i niewygórowana cena, dzięki czemu jest on obiektem marzeń niejednego gracza.
|
| Włamał się na konta swojego nauczyciela |
|
Do trzech lat więzienia grozi uczniowi z Krosna, który włamał się na konta internetowe swojego nauczyciela – poinformował wczoraj serwis Wirtualne Media.
|