"कार्बन नैनोट्यूब": अवतरणों में अंतर

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[[चित्र:CntHAADF.jpg|thumb|एक एकल-दीवार नैनोट्यूब को दिखाता इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ]]
 
अधिकांश एकल-दीवार नैनोट्यूब (SWNT) का व्यास करीब 1 नैनोमीटर होता है, जहां ट्यूब की लंबाई कई लाख गुना अधिक हो सकती है। एक ग्रेफाइट की एक-एटम मोटी परत को जिसे ग्रफीन कहा जाता है, एक निर्बाध सिलेंडर में लपेट कर एक SWNT की संरचना को संकल्पित किया जा सकता है। जिस तरीके से ग्रफीन शीट को लपेटा जाता है उसे सूचकांकों की एक जोड़ी (''n,m'') के द्वारा दर्शाया जाता है जिसे काइरल वेक्टर कहा जाता है। ''n'' और ''m'' पूर्णांक, ग्रफीन के हनिकौम [[क्रिस्टल लैटिस]] में दो दिशाओं में यूनिट [[वैक्टर]] की संख्या को दर्शाते हैं। यदि ''m'' = 0, नैनोट्यूब को "ज़िगज़ैग" कहा जाता हैं। यदि ''n'' = ''m'', नैनोट्यूब को "आर्मचेयर" कहा कहा जाता है। अन्यथा, उन्हें "काइरल" कहते हैं।
 
एकल-दीवार नैनोट्यूब, कार्बन नैनोट्यूब के एक महत्वपूर्ण प्रकार हैं क्योंकि ऐसा विद्युत् गुण प्रदर्शित करते हैं जो बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब (MWNT) प्रकार में नहीं पाया जाता. एकल-दीवार नैनोट्यूब, सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सबसे अधिक संभावित उम्मीदवार हैं जो वर्तमान में इलेक्ट्रोनिक्स में प्रयुक्त होने वाले माइक्रो इलेक्ट्रोमेकेनिकल से परे है। इन पद्धतियों का सबसे मूल निर्माण खंड बिजली का तार है और SWNTs उत्कृष्ट परिचालक हो सकते हैं।<ref>{{cite journal|first=J.W.|last=Mintmire|title=Are Fullerene Tubules Metallic?|journal=Physical Review Letters|volume=68|pages=631–634|date=3 February 1992|doi=10.1103/PhysRevLett.68.631|pmid=10045950|last2=Dunlap|first2=BI|last3=White|first3=CT|issue=5}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Dekker|first=Cees|title=Carbon nanotubes as molecular quantum wires|year=1999|journal=Physics Today|volume=52|pages=22–28|url=http://www.physicstoday.org/vol-56/iss-2/pdf/vol52no5p22-28.pdf |format=PDF|doi=10.1063/1.882658}}</ref> एक SWNTs के उपयोगी अनुप्रयोग पहले intramolecular [[क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर]] (FET) के विकास में है। SWNT FETs का प्रयोग करते हुए पहले इंट्रामोलीक्युलर [[लॉजिक गेट]] का उत्पादन भी हाल ही में संभव हो पाया है।<ref>{{Cite journal|title=Ambipolar Electrical Transport in Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotubes|first=R.|last=Martel|year=2001|journal=Physical Review Letters|volume=87|doi=10.1103/PhysRevLett.87.256805|page=256805|last2=Derycke|first2=V.|last3=Lavoie|first3=C.|last4=Appenzeller|first4=J.|last5=Chan|first5=K. K.|last6=Tersoff|first6=J.|last7=Avouris|first7=Ph.}}</ref> एक लॉजिक गेट का निर्माण करने के लिए आपके पास p-FET और एक n-FET, दोनों होना ज़रूरी है। क्योंकि SWNTs p-FETs होते हैं जब इनका संपर्क ऑक्सीजन से होता है और अन्यथा FETs रहते हैं, एक SWNT के आधे भाग को ऑक्सीजन के संपर्क में लाते हुए दूसरे आधे भाग को ऑक्सीजन से बचाना संभव है। इसका परिणाम एक एकल SWNT होता है जो समान अणु के भीतर p और n-प्रकार के दोनों FETs के साथ एक NOT लॉजिक गेट के रूप में कार्य करता है।
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=== वैद्युत ===
ग्राफीन की सममिति और अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक संरचना की वजह से, एक नैनोट्यूब का ढांचा, इसके विद्युत गुणों को अत्यधिक प्रभावित करता है। दिए गए एक (''n'', ''m'') नैनोट्यूब के लिए, यदि ''n'' = ''m'', नैनोट्यूब धात्विक है; अगर ''n'' - ''m'', 3 का एक गुणज है, तो नैनोट्यूब एक अत्यंत छोटे बैंड अंतराल वाला अर्ध-परिचालक है, अन्यथा नैनोट्यूब एक मध्यम [[अर्धचालक]] है। इस प्रकार सभी आर्मचेयर ''(n'' = ''m'') नैनोट्यूब धात्विक हैं और नैनोट्यूब (5,0), (6,4), (9,1), आदि अर्ध-परिचालक हैं। सिद्धांत रूप में, धात्विक नैनोट्यूब 4 × 10<sup>9</sup> A/cm<sup>2</sup> की एक विद्युत घनत्व धारा को ले जा सकता है, जो [[तांबा]] जैसी धातुओं से 1,000 गुना से अधिक बड़ा है।<ref>{{Cite journal|first=Seunghun|last=Hong|year=2007|title=Nanotube Electronics: A flexible approach to mobility|journal=Nature Nanotechnology|volume=2|pages=207–208|doi=10.1038/nnano.2007.89|pmid=18654263|last2=Myung|first2=S|issue=4}}</ref>
 
अंतरसम्बंधित आतंरिक खोल वाले बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब, अपेक्षाकृत एक उच्च संक्रमण तापमान प्रदर्शित करते हैं T<sub>c</sub> = 12 [[K]]. इसके विपरीत, T<sub>c</sub> मूल्य, ऐसे परिमाण का एक क्रम है जो एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब की रस्सियों के लिए न्यून है या हमेशा की तरह गैर अंतरसम्बंधित खोल वाले MWNTs के लिए.<ref>{{cite journal|author=J. Haruyama ''et al.''|title=Superconductivity in Entirely End-Bonded Multiwalled Carbon Nanotubes|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=96|pages=057001|year=2006|doi=10.1103/PhysRevLett.96.057001|url=http://www.ee.aoyama.ac.jp/Labs/j-haru-www/paper/Haruyama%20SuperCNT%20PRL%20publication.pdf|format=free download PDF}}</ref>
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लम्बवत संरेखित नैनोट्यूब फ़ॉरेस्ट, एक "ज़िपिंग प्रभाव" से उत्पन्न होते हैं जब उन्हें एक विलायक में डुबाया और सुखाया जाता है। ज़िपिंग प्रभाव, विलायक के सतही तनाव और कार्बन नैनोट्यूब के बीच वान डेर वाल्स बलों के कारण होता है। यह नैनोट्यूब को एक घनी सामग्री में संरेखित करता है, जिसे प्रक्रिया के दौरान कमजोर संपीड़न लगा कर विभिन्न आकार में बनाया जा सकता है जैसे चादरें और सलाखें. घनत्व, विकर्स की कठोरता को 70 गुना बढ़ा देता है और घनत्व 0.55 g/cm<sup>3</sup> है। पैक किये हुए कार्बन नैनोट्यूब, 1&nbsp;mm से अधिक लंबे होते हैं और 99.9% या अधिक की कार्बन शुद्धता होती है, उनमें नैनोट्यूब फ़ॉरेस्ट के वांछनीय संरेखण गुण बरकरार रहते हैं।<ref>
{{cite journal |author=Don N. Futaba, Kenji Hata ''et al.''
|title=Shape-engineerable and highly densely packed single-walled carbon nanotubes and their application as super-capacitor electrodes
|journal=[[Nature Materials]]