Гибриддик материалдардан жасалган жаңы көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн түзүлүштөрү, алардын өзгөчө касиеттерин өзгөртөт

Көмүртек негизиндеги наноматериалдар, мисалы, көмүртек нанотүтүкчөлөрү (КНТ), фуллерендер жана графен, өздөрүнүн уникалдуу физикалык касиеттеринен улам кызыгууну жаратат. Жаңы изилдөө гибриддик нанотүзүлүштөрдүн потенциалын изилдеп, маанилүү жылуулук жана механикалык касиеттерге ээ болгон жаңы тешиктүү графен КНТ гибриддик түзүлүшүн сунуштайт.

Бул изилдөө жаңы графен CNT гетероструктураларынын маанилүү касиеттерин CNT менен графендин, ошондой эле ар кандай толтургучтардын ички геометриялык жайгашуусун бир аз өзгөртүү менен кантип өзгөртүүгө болорун көрсөтөт.

Графен CNT гибриддик конструкцияларындагы жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жана механикалык бекемдигин так көзөмөлдөө мүмкүнчүлүгү аны ар кандай колдонмолор үчүн, айрыкча салмагы жана бекемдиги маанилүү болгон өнүккөн аэрокосмостук өндүрүштө потенциалдуу түрдө ылайыктуу талапкер кылат.

Көмүртек нанотүзүлүштөрү: көмүртек нанотүтүкчөлөрү, графен, фуллерендер

Жакында эле көмүртек наноструктуралары жана бир нече көмүртек наноструктураларынын аралашмалары көптөгөн сенсордук, фотоэлектрдик, антибактериалдык, энергия сактоочу, отун клеткалары жана айлана-чөйрөнү жакшыртуу колдонмолору үчүн потенциалдуу талапкерлер катары изилденген.

Изилденген эң көрүнүктүү көмүртек негизиндеги наноструктуралар CNT, графен жана фуллерендер болуп көрүнөт. Өтө кичинекей өлчөмдөрүнөн улам, бул структуралар уникалдуу жылуулук, механикалык, электрондук жана биологиялык касиеттерге ээ.

Нанометрден төмөн диапазондо өлчөнгөн түзүлүштөр кванттык физиканын атайын мыйзамдарына ылайык иштейт, ошондуктан аларды кванттык туннелдөө, кванттык суперпозиция жана кванттык чырмалышуу сыяктуу интуитивдик эмес кубулуштарды пайдалануу үчүн колдонсо болот.

Көмүртек нанотүтүкчөлөрү – көмүртектен жасалган түтүктөр жана диаметри бир нече нанометр гана. Көмүртек нанотүтүкчөлөрү укмуштуудай электр өткөрүмдүүлүгүн көрсөтөт жана айрымдары жарым өткөргүч материалдар.

Нанотүзүлүшү жана көмүртек атомдорунун ортосунда пайда болгон коваленттик байланыштардын бекемдигинен улам, көмүртек нанотүтүкчөлөрү жогорку созулууга жана жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ.

Көмүртек нанотүтүкчөлөрү электроника, оптика жана композиттер үчүн потенциалдуу баалуу материалдар болуп саналат жана алар жакынкы бир нече жылда көмүртек булаларын алмаштыра алат. Нанотехнология жана материал таануу дагы өз изилдөөлөрүндө көмүртек нанотүтүкчөлөрүн колдонуп жатышат.

Графен - алты бурчтуу эки өлчөмдүү торчо түзүлүшүндө жайгашкан көмүртек атомдорунун бир катмары түрүндөгү көмүртек изомери. 2004-жылы Улуу Британиянын Манчестер университетинде окумуштуулар Эндрю Гейм менен Константин Новоселов тарабынан жүргүзүлгөн бир катар пионердик эксперименттердин алкагында графен биринчи жолу бөлүнүп алынган, бул аларга 2010-жылы физика боюнча Нобель сыйлыгын алып келген.

Ошондон берки ондогон жылдарда графен электроникада, сенсорлордо жана башка өнүккөн технологияларда кеңири жана ар түрдүү колдонмолор үчүн өтө жогорку созулууга, тунуктукка жана электр өткөрүмдүүлүгүнө ээ болгон пайдалуу наноматериалга айланды.

ллерен – бул бир топ убакыттан бери белгилүү болгон дагы бир көмүртек изомери. Анын молекуласы көмүртек атомдорунан турат, алар бир жана кош байланыштар менен байланышкан торчодо жайгашкан, ал жабык же жарым-жартылай жабык болушу мүмкүн. Торчо беш, алты же жети атомдон турган шакекчеге бириктирилет.

Фуллерен молекулалары көңдөй шар, эллипсоид, түтүкчө же башка көптөгөн форма жана өлчөмдө болушу мүмкүн. Графенди фуллерен үй-бүлөсүнүн эң жогорку мүчөсү деп эсептөөгө болот, бирок ал өзүнүн материалдык классынын мүчөсү деп эсептелет.

Гибриддик наноструктуралар

Бул көмүртек наноструктураларын өз-өзүнчө түшүнүүгө жана мүнөздөөгө жумшалган кеңири изилдөөлөрдөн тышкары, окумуштуулар эки же андан көп наноструктураланган элементтерди бир материалга бириктирген гибриддик наноструктуралардын касиеттерин да изилдеп жатышат.

Мисалы,көбүктөрсэндвич конструкцияларын долбоорлоо, биошайкеш конструкциялар жана жогорку бекем, жеңил салмактагы конструкцияларды долбоорлоо сыяктуу практикалык колдонмолорго ылайыктуу кылган жөнгө салынуучу касиеттерге ээ.

Көмүртек негизиндеги нанокөбүктөр медицинада сөөктүн жабыркашын изилдөө жана сөөк тканын алмаштыруу үчүн негиз катары да колдонулган.

Көмүртек негизиндеги уя формасындагы структуралар химиялык буу чөктүрүү (ХБЧ) жана эритмени иштетүү жолу менен алынат. Графенди биологиялык жана медициналык максаттарда колдонуу үчүн учкун плазмасын бышыруу (ППС) ыкмалары да ишке ашырылган.

Ошондуктан окумуштуулар үч өлчөмдүү көмүртек көбүктүү структураларды туруктуу кылуунун жолдорун издеп келишкен. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, бул материалды кеңири колдонуу үчүн жетиштүү туруктуу кылуу үчүн ар кандай типтеги структуралардын (көмүртек нанотүтүкчөлөрү, фуллерендер жана графен) ортосунда туруктуу байланыштар түзүлүшү керек.

Гибриддик наноструктуралар боюнча жаңы изилдөөлөр

Түркиядагы Стамбул техникалык университетинин механикалык инженерлеринин жаңы изилдөөсү химиялык байланыш аркылуу пайда болгон гибриддик наноструктуранын жаңы түрүн сунуштайт.

Кеуектүү графен CNT структуралары нанорехинкалардагы CNTлердин айланасында графенди уюштуруу аркылуу жасалат. Көмүртек нанотүтүкчөлөрүнүн айланасындагы графен нанорехинка катмарларынын ар кандай геометриялык жайгашуусу (төрт бурчтуу, алты бурчтуу жана ромб формасындагы оймо-чиймелер) материалда ар кандай физикалык касиеттердин байкалышына алып келет, бул геометриялык кайра түзүү жаңы структураларды так жөндөө үчүн колдонулушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.

Мисалы, изилдөөчүлөр фуллерендер кошулган структуралар созулууга туруштук бербестен, басымга туруктуулукту жана бекемдикти олуттуу түрдө көрсөтөөрүн аныкташкан. Көмүртек наноструктураларынын геометриялык жайгашуусу алардын жылуулук касиеттерине да олуттуу таасирин тийгизген.

Изилдөөчүлөрдүн айтымында, бул жаңы гибриддик наноструктуралар, айрыкча аэрокосмостук өнөр жай үчүн маанилүү артыкчылыктарды берет. Мындай гибриддик структуралары бар наноструктуралар суутекти сактоо жана наноэлектроника үчүн да колдонулушу мүмкүн.