Nanotuboj estas tuboj, kies diametro pli malgranda estas ol 100 nanometroj; tipe ili grandas nur malmultajn nanometrojn. Tiel ili estas je 10.000-oble pli maldikaj ol homa haro. Por ke oni povu paroli pri tubo, la longo devas superi la diametron; ĉe karbona nanotubo oni jam atigis la longon de 20 centimetroj. La tipaj nanotuboj estas malpli longaj ol kelkaj mikrometroj.
Oni tre funde ekzamenis la karbonajn nanotubojn (KNT'). Krome, ekzistas ankaŭ nanotuboj el bornitrido, sulfidoj (molibden- kaj volframdisulfido, kuprosulfido) kaj halogenidoj (nikelklorido, kadmiumklorido, kadmiumjodido). Ĉiu menciita materialo estas konata pro iliaj tavola strukturo, precipe la varianto de karbono, la grafito. Oni supozas, ke ĉiu materialo, kiu havas similan tavolan strukturon, ĉe konvenaj produktaj kondiĉoj formas tubojn.
Nanotuboj povas esti unu aŭ plurmuraj (unuvanda nanotubo UVNT mult-vanda nanotubo MVNT), kaj la muro povas formi fermitan ringon aŭ spiralan strukturon. La fino de la tuboj povas esti fermita aŭ malfermita kaj la interno estas plena aŭ malplena.
La produkto kaj ebla uzo de nanotuboj estas aktive esplorata en kadroj de nanoteknologio: en 2002 aperis ĉ. 3000 sciencaj publikaĵoj pri nanotuboj.
Karbonaj nanotuboj
Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Karbona nanotubo.Iliaj muroj konsistas kiel la fulereno aŭ la ebenoj de grafitoj nur el karbonoj, kiam la karbonoj formas strukturon similan al abelĉelaro, en formo de sesangulo kaj je 3 ligaj najbaroj.
La diametro de la tuboj grandas inter 1-50 nanometroj (nm), sed oni produktis ankaŭ tubojn kun diametro de 0,4 nm kaj longo de ĝis 20 centimetroj. .
Ecoj
Laŭ diversa strukturo ekzistas tuboj elektre kondukantaj aŭ duonkondukantaj; estas eĉ konataj nanotuboj superkondukaj ĉe malaltega temperaturo.
mekanikaj ecoj:
KNT-oj havas denson de 1,3-1,4 kaj tirrezisteco de 45 miliardoj da paskaloj. Kompare: la ŝtalo havas la denson de 7,8 kaj tireblecon de 2 miliardoj da paskalo.
Do, oni povas kalkuli por unuopaj KNToj minimume 135-oble pli bonan tirrezistecon kompare je denso de ŝtalo.
Por la elektronika industrio gravas antaŭ ĉio la kurenta denso kaj la varmokondukeco: la unua estas ĉ. 1000-oble pli granda ol tiu de la kuprodratoj, la alia estas duobla ĉe ĉambrotemperaturo kun 6000 W/m*K kompare al tiu de diamanto (3320 W/m*K). Ĉar la KNToj uzeblaj kiel duonkonduktantoj, tiel oni povas produkti el ili elstarajn transistorojn, kiuj eltenas pli grandajn tensiojn kaj temperaturojn – kaj tiel pli grandajn taktajn frekvencojn – kiel siliciaj transistoroj.
Oni ekzamenis la sanajn efikojn de nanotuboj, ĉar ili iom similas al asbesto (kiel neorganikaj fadenoj), sed oni ne povis analizi dum la eksperimentoj malsanigajn efikojn.
Uzmanieroj de nanotuboj
Oni ankoraŭ ne produktas industrie, serie la nanotubojn, sed jam ekzistas eksperimentoj pri la uzeblecoj:
- transistoroj: oni eluzas la duonkundukan econ de la KNT-oj
- nanotubaj rezerviloj
- nanotuboj en elmontriloj
- nanotuboj en mezuriloj (mikroskopo)
- nanotuboj por plibonigo de la plastaĵoj per enmiksado
- fadenoj
Strukturo de nanotuboj
Nanotuboj havas helikan strukturon kun karbonatomoj en ĉelara sistemo, kie la ĉeloj estas sesanguloj (heksagonoj).
Malkovro kaj produkto
La plurvandaj karbonaj nanotuboj estis hazarde malkovritaj fare de profesoro Sumio Iijima en 1991 per elektrona mikroskopo. Li produktis lumarkomalŝargon inter karbonelektrodoj. En 1993, oni malkovris la unuvandajn karbonajn nanotubojn. Ili estas produkteblaj ankaŭ en lumarko, se oni aplikas katalizatorojn. La nobelpremiita Richard E. Smalley publikis en 1996 laseran proceson por produkto de unumuraj karbonaj nanotuboj. Tiukaze, grafito estas forportita (vaporigita) per lasero. Krom tio, estiĝas karbonaj nanotuboj ĉe katalita disfalo de karbonhidrogenoj; per tiu proceso, oni povas konstrui paralelajn tubojn. La menciita 3 procesoj estas jam tiel bone ellaborita, praktikita, ke oni povas per tiuj produkti samgrandajn KNT-ojn.