Войти
Компьютерные модели нескольких стабильных структур нанопочки 
Воспроизвести медиа Наблюдение на месте углеродного нанострука с помощью просвечивающей электронной микроскопии 
Воспроизведение носителя Захват дополнительной молекулы фуллерена нанопучкой 
Воспроизведение носителя Генерация молекул фуллерена (углеродный стержень ) внутри нанопучки В нанотехнологии углеродный нанопучок представляет собой материал, который объединяет углеродные нанотрубки и сфероидальные фуллерены, оба аллотропа углерода, в одной и той же структуре, образующие «почки », прикрепленные к трубкам. Углеродные нанопочки были обнаружены и синтезированы в 2006 году.
В этом материале фуллерены ковалентно связаны с внешними боковыми стенками лежащей под ним нанотрубки. Следовательно, нанопучки проявляют свойства как углеродных нанотрубок, так и фуллеренов. Например, механические свойства и электрическая проводимость нанопучок аналогичны свойствам соответствующих углеродных нанотрубок. Однако из-за более высокой реакционной способности прикрепленных молекул фуллерена гибридный материал может быть дополнительно функционализирован с помощью известной химии фуллерена. Кроме того, прикрепленные молекулы фуллерена могут использоваться в качестве молекулярных якорей для предотвращения скольжения нанотрубок в различных композитных материалах, таким образом изменяя механические свойства композита.
Благодаря большому количеству сильно искривленных поверхностей фуллерена, действующих как электронная эмиссия На проводящих углеродных нанотрубках нанопучки обладают выгодными характеристиками автоэлектронной эмиссии. Уже было продемонстрировано, что случайно ориентированные нанопучки имеют чрезвычайно низкую работу выхода для автоэлектронной эмиссии. Сообщенные тестовые измерения показывают (макроскопические) пороги поля около 0,65 В / мкм (нефункционализированные однослойные углеродные нанотрубки имеют макроскопический порог поля для полевой электронной эмиссии ~ 2 В / мкм) и намного выше плотности тока по сравнению с соответствующими чистыми однослойными углеродными нанотрубками. Теоретически рассмотрены электронно-транспортные свойства некоторых классов нанопучок. Исследование показывает, что электроны действительно проходят в область шейки и зачатка системы нанопочки.
Финская компания Canatu Oy заявляет права на интеллектуальную собственность на материал нанобуд, процессы его синтеза и некоторые приложения.
Углерод нанопочки (CNB) обладают некоторыми свойствами углеродных нанотрубок, такими как одномерная электропроводность, гибкость и технологичность, а также некоторые химические свойства фуллеренов. Примеры этих свойств включают участие в реакциях циклоприсоединения и могут легко образовывать химические связи, способные присоединяться к другим молекулам со сложной структурой. УНБ обладают гораздо более высокой химической активностью, чем однослойные углеродные нанотрубки (ОСУНТ).
Было показано, что эта новая структура имеет электронные свойства, которые отличаются от тех фуллеренов и углеродных нанотрубок (УНТ). CNB демонстрируют более низкие пороговые значения поля и более высокие плотности тока и излучение электрического поля, чем SWCNT. Химические связи между стенкой нанотрубки и фуллеренами на поверхности могут привести к переносу заряда между поверхностями. Присутствие фуллеренов в CNB приводит к образованию меньших пучков и большей химической активности. CNB могут вступать в циклоаддиитонные реакции и легко образовывать химические связи, способные связывать молекулы со сложной структурой. это можно объяснить большей доступностью поверхности CNB для реагентов, наличием π-сопряженных структур и наличием 5-атомных колец с избыточной энергией пиримидизации. Энергия образования указывает на то, что приготовление CNB является эндотермическим, а это означает, что его создание неблагоприятно.
Все CNB являются проводящими, независимо от того, является ли однослойная CNT металлической или полупроводниковая база. Ширина запрещенной зоны углеродных нанопучок непостоянна, она может изменяться в зависимости от размера фуллереновой группы. Присоединение C 60, добавленное к ориентации SWCNT «кресло», открывает запрещенную зону. С другой стороны, добавление его к полупроводниковым ОСНТ может привести к появлению примесных состояний в запрещенной зоне, что уменьшит ширину запрещенной зоны. Ширина запрещенной зоны CNB также может быть изменена путем изменения плотности атомов углерода C 60, прикрепленных к боковой стенке SWCNT.
Геометрические факторы являются неотъемлемой частью исследования магнитных свойств нанопучок. Есть две структуры CNB, которые являются ферромагнитными в своем основном состоянии, и две структуры, которые не являются магнитными. Присоединенная молекула C 60 на поверхности УНТ дает больше пространства между нанотрубками, и адгезия между однослойными УНТ может быть ослаблена, чтобы предотвратить образование плотных пучков УНТ. Углеродные нанопучки можно использовать в качестве молекулярной опоры для предотвращения скольжения матрицы в композитных материалах и повышения их механической прочности.
Стабильность CNB зависит от типа углерод-углеродная связь, которая диссоциирует в реакции циклоприсоединения. Было показано, что атомы углерода ОСУНТ вблизи молекулы фуллерена C 60 были вытянуты наружу от исходной поверхности стенки из-за ковалентной связи с реакцией циклоприсоединения между фуллереном и нанотрубкой; кроме того, их связывание было преобразовано от sp к sp гибридизации. Анализ с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света показывает, что образец CNB имел более сильную химическую модификацию по сравнению с CNT. Это указывает на то, что после химического присоединения CNB возникает sp-гибридизация углерода.
Одностенные углеродные нанотрубки, SWCNT, могут быть покрыты ковалентно связанными фуллеренами ( особый тип сфероидального углерода). Это могло произойти, когда в реактор вводили концентрацию водяного пара или диоксида углерода. В результате получается материал, похожий на почки на ветке дерева. Следовательно, именно по этой причине был выбран термин «нанобуд» для материала.
Концентрации водяного пара и плотность фуллеренов были изучены гораздо более подробно. При 45 ppm и выше нанопочки начали формироваться в изобилии. Однако когда концентрация добавленной воды составляла около 365 частей на миллион, произошло нечто иное. Вместо того, чтобы быть значительным количеством нанопочечников, он содержал большое количество неактивных частиц катализатора.
Для обнаружения фуллеренов на одностенной углеродной оболочке использовалось несколько методов. поверхности нанотрубок, каждая из которых вносит свой вклад в то, что в настоящее время известно о нанопочках. Некоторыми из этих методов являются ультрафиолетовая-видимая спектроскопия (UV-Vis), просвечивающая электронная микроскопия (TEM) и сканирующая туннельная микроскопия (STM).
Чтобы еще глубже изучить функциональность CNB и то, как одностенные углеродные нанотрубки взаимодействуют с фуллеренами, чтобы произвести нанопочки, были выполнены расчеты. Вычисления, которые были сделаны, исходили из атомистической теории функционала плотности (метод квантово-механического моделирования) и дали довольно много информации о происходящем связывании. Они сказали ученым, что есть две возможности для взаимодействия. Одна из возможностей состоит в том, что фуллерены могут быть ковалентно связаны с одностенными углеродными нанотрубками напрямую. Другая возможность заключается в том, что фуллерены образуют гибридные структуры.
Независимо от того, как они связываются с одностенными нанотрубками, исследования показали, что фуллерены стационарны и, похоже, не хотят уходить от взаимодействия с нанотрубки, делая вывод, что связь у них очень прочная. Это исследование было выполнено с помощью просвечивающей электронной микроскопии.
Еще одно исследование было проведено, чтобы увидеть, как промывание нанопочечников в различных растворителях, таких как толуол, декалин и гексан, повлияет на фуллерены и их взаимодействие с нанотрубки. Ни один из протестированных растворителей не привел к растворению фуллеренов в растворителе. Это продолжает защищать открытие, что связь между ними очень сильна. В ходе еще одного дополнительного исследования было обнаружено, что каждый из образцов нанопочки содержал кислород.
Исследования, разработка и производство гибкой и прозрачной электроники опираются на новые материалы. или материалы, которые являются механически гибкими, легкими и относительно дешевыми. Эти материалы также должны быть проводящими и оптически прозрачными. Из-за их тесной связи с семейством углеродных нанотрубок углеродные нанопочки обладают всеми этими качествами, а также многими другими из-за включения в них фуллерена.
Эско Кауппинен, профессор и исследователь Хельсинкского технологического университета и организации по развитию технологий VTT Biotechnology, и его команда обнаружили, что углеродные нанопочки обладают свойствами, которые часто ассоциируются с полевыми эмиттерами холодных электронов. Такие материалы излучают электроны при комнатной температуре под сильным приложенным электрическим полем, что очень важно для таких технологий, как плоские дисплеи и электронные микроскопы. Углеродные нанопочки могут быть намного более эффективными, чем плоские поверхности, с точки зрения того, насколько эффективно они могут излучать электроны. Это связано с множеством изогнутых поверхностей как фуллерена, так и углеродной нанотрубки, из которых состоит углеродный NanoBud.
В результате кривизны фуллеренов и нанотрубок практически любая поверхность потенциально может быть преобразована в поверхность с сенсорной способностью. Canatu, компания, которая специализируется на продуктах NanoBud с электронным углеродом, утверждает, что пленки, полученные в результате синтеза NanoBud, очень прочные и гибкие. Они также утверждают, что NanoBuds позволяют легко наносить их на гибкие и изогнутые поверхности. NanoBuds могут сохранять свои электронные возможности при изгибе до 200 процентов. Это свойство является результатом закругленных поверхностей, которые позволяют NanoBuds скользить друг мимо друга, не повреждая электронную структуру материала. Обычно поверхности сенсорного экрана изготавливаются путем размещения листа оксида индия и олова, также прозрачной пленки, поверх экрана дисплея. Однако листы оксида индия и олова очень хрупкие, как стекло, и их можно наносить только на относительно плоские поверхности, чтобы сохранить целостность структуры.
В результате их близкого родства с углеродными нанотрубками NanoBuds имеют регулируемая электропроводность. Поскольку электрические свойства NanoBuds могут быть индивидуально настроены (при условии, что одностенные нанотрубки с отдельными областями с разными электрическими свойствами являются частью NanoBud), по словам Эско Кауппинена и его команды, вполне возможно, что NanoBuds могут в какой-то момент использоваться в таких приложениях, как запоминающие устройства и квантовые точки. Команда Кауппинена утверждает, что проводимость кристаллической углеродной структуры позволяет это приложение. Фактически, небольшой размер углеродных нанотрубок и углеродных нанопорчков теоретически обеспечивает очень высокую плотность хранения энергии. Наиболее распространенная технология памяти, связанная с углеродными NanoBuds, - это нано-память с произвольным доступом (NRAM) или нано-RAM. Эта технология представляет собой тип энергонезависимой памяти с произвольным доступом, но она основана на положении углеродных нанотрубок или, в данном случае, углеродных нанопорок на подложке, подобной чипу. Его компания-разработчик Nantero дала ему общее название NRAM. По сравнению с другими формами энергонезависимой оперативной памяти NanoRAM имеет несколько преимуществ, но одно действительно выделяется. Считается, что NRAM входит в состав множества новых систем памяти, разнообразие которых многие люди считают универсальным. Nantero утверждает, что нано-RAM (NRAM) в конечном итоге может заменить почти все системы памяти, от флэш-памяти до DRAM и SRAM.
 | На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с углеродными нанобудями. |
