Quais são os diferentes tipos de nanotubos de carbono?

Estruturalmente, existem dois tipos básicos de nanotubos de carbono (CNTs) - nanotubos de parede única (SWNT) e nanotubos de paredes múltiplas (MWNT) -, mas a disposição dos grupos de átomos de carbono nessas estruturas também varia. Nanotubos de carbono são essencialmente folhas enroladas de grafite, que são construídas sobre uma série de ligações de átomos de seis átomos de carbono, entrelaçadas e hexagonais. Essas ligações podem ser dispostas em uma de três configurações: zig-zag, onde alternam em um padrão linear ao longo do comprimento da parede cilíndrica do nanotubo; poltrona, onde a estrutura é uma coleção de linhas retas de colagem; e quiral, onde as ligações flutuam linearmente para um ângulo esquerdo ou direito ao longo do comprimento do tubo.

Dentro dessa classe fundamental de estruturas, os nanotubos de carbono também variam sendo cilindros retos ou distorcidos de alguma maneira, como enrolados ou ramificados. Formas adicionais que foram criadas incluem o nanotubo com uma esfera de buckyball de carbono anexada a ele, conhecida como nanobud, e nanotubos empilhados em copo, que são uma série de estruturas côncavas em forma de disco alinhadas em forma de tubo. Estruturas de nanotubos em forma de toro ou em forma de rosca também foram feitas e têm altas propriedades de momento magnético que as tornariam úteis como sensores poderosos.

A estrutura dos nanotubos de carbono também determina suas propriedades físicas e químicas, onde os nanotubos da poltrona são sempre metálicos em termos de condutividade elétrica, e as formas zig-zag e quiral são semicondutoras. As seis ligações de carbono que compõem a estrutura hexagonal básica de um nanotubo de carbono estão espaçadas em torno de 0,14 nanômetros entre si em fortes ligações covalentes moleculares. Essas folhas laminadas de grafite são então ligadas umas às outras em nanotubos de paredes múltiplas, que são essencialmente cilindros dentro de cilindros, pelas forças fracas de van der Waals, a uma distância de cerca de 0,34 nanômetros entre as paredes dos cilindros. Essa fraca ligação molecular permite que as estruturas das folhas de grafite deslizem umas contra as outras, o que facilita a remoção da grafite em aplicações como quando um lápis é pressionado contra o papel.

Outros tipos de nanotubos de carbono incluem nanotubos de carbono extremos, que são simplesmente variações no design natural, onde são muito longos, curtos ou finos. Eles têm aplicações na construção de cabos 20 a 100 vezes mais resistentes que o aço para coisas como um elevador espacial e para músculos artificiais que podem operar em uma faixa de temperatura de -321 ° a 2.800 ° Fahrenheit (-196 ° a 1.538 ° Celsius ) Alguns filmes de nanotubos extremos também são capazes de capturar comprimentos de onda infravermelhos da luz, conhecidos como radiação do corpo negro ou radiação de calor. Isso os tornaria úteis em células solares que poderiam capturar esse calor emitido pela Terra no espaço à noite, o que permitiria geração de energia 24 horas por dia, com um nível de eficiência superior a 35%, duas a cinco vezes melhor do que o das células solares convencionais.