Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой полые цилиндрические структуры, образованные из свернутых графеновых листов, диаметром от долей до десятков нанометров и длиной до сотен микрометров. Их уникальная геометрия, определяемая хиральностью (n, m) и диаметром, влияет на электрические свойства: трубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками. При этом сопротивление нанотрубок не зависит от их длины, а проводимость возрастает с увеличением диаметра. Дефекты, такие как дефект Стоуна-Уэйлса, могут изменять эти свойства.
Различают однослойные и многослойные УНТ, последние представляют собой вложенные друг в друга «матрёшки». Электронные свойства зависят от структуры, в частности, металлическими являются трубки типа «кресло». Для понимания электронных свойств необходимо знание зонной структуры и зоны Бриллюэна. Особенностью УНТ является возможность одноэлектронного управления током, что позволяет создавать нанотранзисторы и одноэлектронные запоминающие устройства.
УНТ обладают высокой прочностью (в 50-100 раз прочнее стали) и теплопроводностью, что делает их перспективными для широкого спектра применений. В медицине рассматривается их использование для сращивания костей, доставки лекарств, в качестве режущего инструмента и микроносителей генов. В механике УНТ используют для создания сверхпрочных нитей и композитных материалов, в электронике для суперконденсаторов и транзисторов. Также, УНТ могут служить источником одиночных фотонов, что важно для квантовых вычислений.
Рынок УНТ демонстрирует значительный рост, с ожидаемым объемом в 16.25 миллиардов долларов к 2029 году. Методы синтеза включают дуговой разряд, лазерную абляцию, синтез в пламени и химическое осаждение из газовой фазы (CVD). CVD-процесс считается наиболее перспективным для промышленного производства. Существуют также оригинальные разработки, позволяющие получать одностенные и многостенные нанотрубки с разными характеристиками.
Изображение носит иллюстративный характер
Различают однослойные и многослойные УНТ, последние представляют собой вложенные друг в друга «матрёшки». Электронные свойства зависят от структуры, в частности, металлическими являются трубки типа «кресло». Для понимания электронных свойств необходимо знание зонной структуры и зоны Бриллюэна. Особенностью УНТ является возможность одноэлектронного управления током, что позволяет создавать нанотранзисторы и одноэлектронные запоминающие устройства.
УНТ обладают высокой прочностью (в 50-100 раз прочнее стали) и теплопроводностью, что делает их перспективными для широкого спектра применений. В медицине рассматривается их использование для сращивания костей, доставки лекарств, в качестве режущего инструмента и микроносителей генов. В механике УНТ используют для создания сверхпрочных нитей и композитных материалов, в электронике для суперконденсаторов и транзисторов. Также, УНТ могут служить источником одиночных фотонов, что важно для квантовых вычислений.
Рынок УНТ демонстрирует значительный рост, с ожидаемым объемом в 16.25 миллиардов долларов к 2029 году. Методы синтеза включают дуговой разряд, лазерную абляцию, синтез в пламени и химическое осаждение из газовой фазы (CVD). CVD-процесс считается наиболее перспективным для промышленного производства. Существуют также оригинальные разработки, позволяющие получать одностенные и многостенные нанотрубки с разными характеристиками.
