Einzelwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) sind eine Art von Kohlenstoffnanoröhren, die aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen bestehen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet und zu einem nahtlosen Zylinder gerollt sind. Der Durchmesser von SWCNTs liegt in der Regel zwischen 0,7 und 2 Nanometern, während ihre Länge mehrere Mikrometer bis zu Zentimetern betragen kann.
Struktur von SWCNTs:Die Struktur von SWCNTs ist von Graphen abgeleitet, einer einzelnen Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem zweidimensionalen Wabengitter angeordnet sind. Um ein SWCNT zu bilden, wird diese Graphenschicht zu einer Röhre aufgerollt, wobei sich die Kanten der Schicht treffen und die Enden der Röhre bilden. Die Art und Weise, wie die Graphenfolie aufgerollt wird, bestimmt die Art des SWCNT, was sich wiederum auf seine elektronischen Eigenschaften auswirkt. Dieser Rollvorgang kann durch zwei Parameter beschrieben werden: den chiralen Vektor (Ch) und der chirale Winkel (θ
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).Chiraler Vektor (Ch): Dieser Vektor definiert, wie das Graphenblatt gerollt wird, um das Nanoröhrchen zu bilden. Er wird dargestellt durchCh = na1 + ma2, wobeia1 unda
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2 die Einheitsvektoren des Graphen-Gitters sind und n und m ganze Zahlen sind. Das Paar (n, m) definiert eindeutig ein bestimmtes SWCNT.Chiraler Winkel (θ):
Dieser Winkel ist der Winkel zwischen der Rohrachse und der Zickzackrichtung des Graphengitters. Zickzack-SWCNTs haben einen chiralen Winkel von 0°, Sessel-SWCNTs haben einen chiralen Winkel von 30°, und alle anderen SWCNTs werden als chiral bezeichnet, wenn der chirale Winkel zwischen 0° und 30° liegt.Eigenschaften und Anwendungen:
Die einzigartige Struktur der SWCNTs verleiht ihnen außergewöhnliche Eigenschaften, darunter hohe Zugfestigkeit, ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und hohe Wärmeleitfähigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich SWCNTs für eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in der Elektronik (Transistoren, Sensoren), in Verbundwerkstoffen (Verstärkung von Materialien) und in der Energiespeicherung (Batterien und Superkondensatoren).
Synthese:
