Углеродные нанотрубки и фуллерены - презентация

1 Фуллерены

2

3 Это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров ( при этом существуют технологии, позволяющие сплетать их в нити неограниченной длины ), состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку графеновых плоскостей и заканчивающиеся обычно полусферой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена. Углеродные нанотрубки Углеродные нанотрубки

4

5 представляет собой свёрнутую в цилиндр графитовую плоскость, то есть поверхность, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода. Результат такой операции зависит от угла ориентации графеновой плоскости относительно оси нанотрубки. Угол ориентации, в свою очередь, задаёт хиральность нанотрубки, которая определяет, в частности, её электрические характеристики. Идеальная нанотрубка

6

7 Это отсутствие симметрии относительно правой и левой стороны. Хиральность нанотрубок обозначается набором символов (m, n), указывающих координаты шестиугольника, который в результате сворачивания плоскости должен совпадать с шестиугольником, находящимся в начале координат. Хиральность

8

9 Конечно, никто не изготовляет нанотрубки, сворачивая их из графитового листа. Нанотрубки образуются сами, например, на поверхности угольных электродов при дуговом разряде между ними. При разряде атомы углероды испаряются с поверхности и, соединяясь между собой, образуют нанотрубки самого различного вида – однослойные, многослойные и с разными углами закручивания.

10

11 Механические применения : сверхпрочные нити, композитные материалы, нановесы. Применения в микроэлектронике : транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы. Для создания соединений между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках. Капиллярные применения : капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов. Оптические применения : дисплеи, светодиоды. Возможные применения нанотрубок

12

13 Фуллерены Атомы углерода, испарившиеся с разогретой поверхности графита, соединяясь друг с другом, могут образовывать не только нанотрубки, но и другие молекулы, представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, например, в виде сферы или эллипсоида. В этих молекулах атомы углерода расположены в вершинах правильных шести - и пятиугольников, из которых составлена поверхность многогранника.

14

15 пока точно не установлен. Есть предположение, что они образуются из атомов углерода, которые сначала соединяются в слой сочлененных шестичленных бензольных колец, а затем в какой - то момент происходит свертывание этого слоя в тот или иной многогранник. Для образования выпуклого многогранника необходима перестройка нескольких шестичленных колец в пятиугольники, чтобы образовалась сфера. Механизм образования фуллеренов

16

17 С 60 имеет форму усечённого икосаэдра. В вершинах этого многогранника находятся атомы углерода. За сходство фуллерена С 60 с футбольным мячом его иногда называют футболеном. Фуллерен состава С 70 имеет вытянутую, эллипсоидную форму : 10 дополнительных атомов углерода образуют пояс из шестичленных колец, который как бы вставлен в центральную часть усеченного икосаэдра. За эту овальную форму фуллерен С 70 иногда называют регбиболом. Молекула фуллерена

18