Nanotubi di carbonio

I nanotubi di carbonio furono scoperti nel 1991 da Sumiyo Iijima, uno scienziato giapponese che lavorava presso la NEC Corporation. Un nanotubo di carbonio (CNT) è una forma tubolare di carbonio con un diametro fino a 0,4 nm e una lunghezza da pochi nanometri fino a un millimetro. Il rapporto lunghezza/diametro di un nanotubo di carbonio può arrivare fino a 28.000.000:1, un valore ineguagliato da qualsiasi altro materiale.

Il carbonio esiste in diversi allotropi (diverse forme fisiche) tra cui la grafite e il diamante che sono i più familiari. Per immaginare la struttura di un nanotubo di carbonio, pensa a prendere un singolo strato di un foglio di grafite, tagliarlo in un lungo pezzo rettangolare e arricciarlo in modo che i bordi lunghi del rettangolo si uniscano tra loro. Il risultato è un nanotubo di carbonio a parete singola (SWCNT). Se prendi più strati di un foglio di grafite, ottieni un nanotubo di carbonio multiparete (MWCNT).

Naturalmente nessuno è seduto là fuori ad arrotolare fogli di grafite per realizzare nanotubi. Questi vengono coltivati nei laboratori spesso utilizzando un processo chiamato deposizione di vapori chimici.

Questo processo può essere eseguito utilizzando strumenti chiamati reattori che possono essere piuttosto sofisticati, ma i nanotubi di carbonio possono essere realizzati in un laboratorio chimico standard in modo relativamente semplice. Un tubo di quarzo di circa 2,5 cm di diametro funge da recipiente del reattore e viene inserito all'interno di un forno (un forno è un dispositivo di riscaldamento standard per la sintesi e il trattamento dei materiali). Il nanotubo viene cresciuto su un wafer di silicio posizionato in una posizione centrale all'interno del tubo di quarzo. Un sottile strato di ferro, nichel o cobalto viene applicato al wafer di silicio per fungere da catalizzatore per la crescita dei nanotubi. Un idrocarburo come metano, etano o acetilene viene inviato attraverso il tubo del reattore che viene riscaldato a 750-900°C dal forno.

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