نانو لوله‌های کربنی چه خصوصیاتی دارند؟
354872#1
استحکام کششی ۱۰۰ برابر فولاد، رسانایی حرارتی نسبت به سایر ترکیبات به استثنای الماس خالص، رسانایی الکتریکی بسیار بالا، توانایی حمل جریانی بالاتر از مس، ممان مغناطیسی بسیار بزرگ و قابلیت گسیل و جذب نور از ویژگی‌های برجسته نانو لوله هااست.[۴] نانولوله‌ها کاربردهای زیادی در فناوری و صنعت دارند. یکی از مهم‌ترین انواع نانولوله‌ها، نانولوله‌های کربنی هستند. نانولوله‌های کربنی در ۲ گروه اصلی: تک دیواره (تک جداره) و چند دیواره (چند جداره) وجود دارند. یکی از خواص نانولوله‌های کربنی نشر میدانی است. از مزایای کلیدی نانولوله‌های کربنی توانایی آن‌ها در عبور از غشاهای پلاسما است. [۴] نانو لوله در مواردی همچون رسانایی الکتریکی، انعطاف و استحکام، خواص قابل توجهی دارد. نانولوله‌ها به عنوان پر کننده در نانو کامپوزیت‌ها استفاده می‌شوند.[۴]نانو لوله‌ها
نانو لوله
357293#12
از جمله نانو ساختارها که حتی نسبت به نانو لوله‌های کربنی دارای مزایای بیشتری نیز می‌باشد C۶۰ است. C۶۰ از ۱۲ پنج ضلعی و ۲۰ شش ضلعی تشکیل شده که به شکل متقارنی در کنار هم قرار گرفته‌اند.
نانو الکترونیک
5510725#0
نانو لوله‌های نیترید بور (BNNT) چند شکلی (Polymorph) از نیترید بور هستند، آنها در سال ۱۹۹۴ پیش‌بینی شدندو به‌طور آزمایشی در سال ۱۹۹۵ کشف شدند.از نظر ساختاری مشابه نانو لوله‌های کربنی هستند که استوانه‌هایی با قطر کمتر از میکرومتر و طول میکرومتر هستند، با این تفاوت که اتم‌های کربن به‌طور متناوب توسط اتم‌های نیتروژن و بور جایگزین می‌شوند. با این حال خواص نانو لوله‌های نیترید بور بسیار متفاوت است، در حالیکه نانو لوله‌های کربنی بسته به جهت و شعاع غلتکی می‌توانند فلزی یا نیمه رسانا باشند. یک نانو لولهBN عایق الکتریکی به‌شمار می‌آید که دارای باند e.V 5.5 است و در حقیقت مستقل از خاصیت لوله و شکل‌گیری است، علاوه بر این یک ساختار نانو لولهBN لایه‌ای از لحاظ حرارتی و شیمیایی بسیار پایدار از یک ساختار کربنی گرافیتی است.BNNT در مقایسه با نانو لوله‌های کربنی(CNT) که دارای طیف وسیعی از کاربردهای تجاری و علمی هستند، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی می‌باشند، اگرچه BNNTها و CNTها دارای خواص مقاومت کششی مشابه و دارای درجه صنعتی تقریباً ۱۰۰برابر قوی‌تر از فولاد و ۵۰ برابر قوی‌تر از فیبر کربن هستند، BNNTها می‌توانند در دمای بالا تا ۹۰۰ درجه سانتی گراد مقاومت کنند. در مقایسه با CNTها که تا دمای ۴۰۰ درجه سانتی گراد پایدار می‌مانند ،BNNTها نیز تابش را جذب می‌کنند و ممکن است ناسا(NASA) برای محافظ تابش فضایی خود در عملیات رفتن به کره مریخ در سال ۲۰۳۰ از آن کمک بگیرد. BNNTها دارای خاصیت فیزیکوشیمیایی(Physicochemical) است مانند: آبگریزی بالا، ظرفیت ذخیره‌سازی قابل توجه هیدروژن هستند و از آنها در کاربردهای پزشکی و بیوپزشکی استفاده می‌شوند، به عنوان مثال: تحویل ژن، تحویل دارو، درمان جذب نوترون‌ها و به‌طور کلی به عنوان مواد بیولوژیکی هستند. همچنین BNNTها از CNTها برتر هستند. همچنین به پلیمرها متصل می‌شوند و از این طریق باعث ایجاد بسیاری از کاربردهای جدید و مواد ترکیبی می‌شوند.
نانو لوله‌های نیترید بور
357293#7
نانو تیوب‌ها دارای فرم لوله‌ای با ساختار شش ضلعی هستند. نانو تیوب‌ها را می‌توان صفحات گرافیتی فرض کرد که لوله شده‌اند. بر اساس محور چرخش صفحات نانو تیوب‌ها می‌توانند رسانا یا نیمه رسانا باشند.
نانو الکترونیک
5506568#4
به دنبال کشف و شناسایی نانو لوله های کربنی توسط فیزیکدان ژاپنی یومیوا ایجیما ، این ترکیبات توجه بسیاری را به عنوان یک نانو مواد چند بعدی با کاربردهای فراوانی به خود جلب کرده اند . اول از همه با توجه به قدرت کشش استثنایی بالا و ضریب کشسانی زیاد این ترکیبات کربنی ، نانولوله های کربنی یکی از قدرتمند ترین و سخت ترین مواد شناسایی شده ظاهر شده اند . نانو لوله های کربنی همچنین رساناهای حرارتی و الکتریکی عالی با قابلیت های اضافی جهت جذب شدت نور و ایجاد سیگنال های قوی رامان هستند که توصیف غیر مخرب و ساده آن ها را امکان پذیر می سازد . با توجه به مشخصه های منحصر به فرد و متمایز ، نانو لوله ها به طور موفقیت آمیزی جهت ایجاد میکروالکترونیک های جدید و کاربردی ابزارهای ذخیره انرژی ، کامپوزیت های متراکم و حسگرها بررسی و کاربرده شده اند.  بر حسب کاربردهای زیست پزشکی ، نانولوله ها پتلنسیل متمایزی در حوزه های مهندسی نساجی ، انتقال دارو و قطعات حرارتی نشان داده اند.  نانولوله ها قادر به حمایت از رشد سلول های استخوانی ، نورون های عصبی و کاردیومیوست ها هستند . توانایی و قابلیت مربوط به نانولوله ها به خصوص نانو لوله های کربنی تک دیواره ، جهت جذب و تبدیل تابش الکترو مغناطیس به خصوص مادون قرمز و نزدیک (NIR) به انرژی گرمایی یا انرژی صوتی برای درمان توسط گرما یا صوت در برابر سلول های سرطانی استفاده شده اند. با توجه به کاربرد این ترکیبات در انتقال عوامل درمانی ، این موارد به عنوان حامل هایی برای انتقال دارویی هدفمند و کنترل شده جهت بهبود فعالیت دارویی مولکول های زیست فعال و کاهش همزمان اثرات جانبی نامطلوب آن ها به کار برده شده اند . در واقع عوامل درمانی گوناگون از مولکول های کوچیک مانند داروهای شیمی درمانی ، ضد میکروب ، عوامل ضد فساد تا عوامل بیولوژیکی بسیار پیچیده مانند واکسن های پایه پیتیدی ، آنتی بادی ها و ریبونوکلیئک اسیدهای تداخلی کوچک به طور موفقیت آمیزی توسط نانولوله های کربنی انتقال یافته اند. در واقع نانولوله ها دارای مشخصه های فریبنده ای هستند که آن ها را به عنوان حامل های انتقال دارو بسیار جذاب نموده اند . اول آن که نانو حامل ها شامل نانو ذرات (NP) ، لیپوزوم ها و نانولوله های کربنی تحت تاثیر اثر نفوذ پذیری و بازداری تقویت یافته واقع می شوند .
نانولوله‌های کربنی در پزشکی
357293#8
به علت اینکه کربن با سه پیوند همچنان دارای یک اوربیتال خالی p می‌باشد، حرکت موجی الکترون‌ها به راحتی در سطح بیرونی این لوله‌ها صورت می‌گیرد. این ساختار کربنی علاوه بر رسانایی بالا دارای استحکام مکانیکی بسیار خوبی نیز است. البته در کنار این مزایا مشکلاتی نیز وجود دارد. اغلب فرایندهای ساخت نانو تیوب‌ها به گو نه‌ای می‌باشند که امکان کنترل و نظارت کامل در طول فرایند وجود ندارد به عنوان مثال تعیین قطر دقیق و یکسان برای لوله‌های کشت شده در یک محیط، کنترل تولید نانو لوله‌های تک دیواره یا چند لایه یا ساخت نانو لوله‌های مستقیم و بدون خم شدگی با طول زیاد از مسائلی است که هنوز در فرایند بهبود کیفیت تولید نیاز به مطالعه و تحقیقات بیشتری دارد. همچنین به علت پدیده تونل زنی الکترون که یک پدیده کوانتومی است امکان افزایش نشتی جریان و در نتیجه افزایش تلفات وجود دارد که بررسی روش‌های کاهش احتمال تونل زنی از جمله کارهایی است که می‌توان انجام داد. از کربن نانو تیوب‌ها به دلیل رسانایی بالا و مقاومت کم در دمای محیط در ساخت کانال هدایت ترانزیستورها، نوک میکروسکوپ‌های عکسبرداری در ابعاد نانو استفاده می‌شود.
نانو الکترونیک
354872#2
خواص و کاربردهای نانو لوله‌های کربنی
نانو لوله
5493039#9
نانو میله‌های تک بلور β-CN می‌توانند از طریق آنیل حرارتی کردن نیترید کربن بتا به صورت پودر شکل یا پوسته ای شکل تحت جریان گاز NH به دست آیند. اندازهٔ این نانو میله‌ها به وسیلهٔ دما و مدت زمان انجام آنیل حرارتی تعیین می‌شود. این نانو میله‌ها رشد سریع تری را در بعد محورشان نسبت به قطر از خود نشان می‌دهند و انتهای آنها به شکل کروی است. برش متقاطع آن‌ها نشان دهندهٔ مورفولوژی منشوری است. این ماده معمولاً دارای مقداری فاز آمورف و بی‌شکل است هر چند هنگامی که این ماده در دمای ۴۵۰ درجه سلسیوس به مدت سه ساعت و تحت اتمسفر NH آنیل می‌شود؛ مقدار فاز آمورف آن به صفر نزدیک می‌گردد. نانو میله‌ها نسبت به نانو لوله‌ها متراکم تر هستند. سنتز این نانو میله‌ها از طریق فرایند آنیل حرارتی روشی مؤثر، مقرون به صرفه و پر بازده برای سنتز نانو میله‌های تک بلور نیترید کربن بتاست.
نیترید کربن بتا
5139574#3
نانو سیلیس عموما دارای ساختار بی شکل (آمورف) و توخالی (مزوپوروس) است . در برخی موارد ساختار کریستالین نانو سیلیس قابل حصول است که معمولا تشخیص آن از تست های اشعه ایکس غیر ممکن است. نانو ذرات سیلیس بنا بر انرژی آزاد گیبس به شدت تمایل به آگلومره شدن (به هم چسبیدن ) دارند. بهترین شکل ذرات برای نانو ذرات سیلیس جهت تعلیق کروی است. این شکل کروی توسط سنتز در محیط آمونیاک قابل دسترسی‌است. عمده ی ذرات نانو سیلیس برای مصارف صنعتی دارای تک سایز (تعلیق) دو سایز آبگریز (جدایش نفت و آب ) استفاده می‌شود.
نانو سیلیس
5510725#2
خواص انتشار الکتریکی و میدانی نانو لوله‌های BN را می‌توان با دوپینگ بوسیله اتم‌های طلا از طرق پاشیدن اتم‌های طلا بر روی نانو لوله‌ها تنظیم کرد، دوپینگ اتم‌های نادر زمین یوروپیوم(europium)، نانو لوله‌های BN را به ماده فسفر تبدیل می‌کند که در اثر تحریک کردن الکترون نور مرئی ساطع می‌کند، نقاط کوانتمی از ذرات طلای ۳نانومتری، که در نانو لوله‌ها از هم فاصله دارند و خواص ترانزیستورهای اثر میدان را در دمای اتاق نشان می‌دهند.
نانو لوله‌های نیترید بور