برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۶/۳۱ تا ۱۳۹۷/۰۷/۰۶

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۹۶,۳۳۴
  • بازدید این ماه ۸۰۴
  • بازدید امروز ۱
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۲,۲۹۶
  • قبول شدگان ۱,۹۹۵
  • شرکت کنندگان یکتا ۸۹۳
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۷۹
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 1

طرح درس

منابع پیشنهادی هشتمین مسابقه ملی-عناوین کلی

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

معرفی انواع صورت‌های کربن (1)

در این مختصر، انواع مختلف ساختارهای کربنی معرفی شده‌اند. ساختارهای بسیار متنوع گرافیت، گرافیت پیرولیتی با نظم بسیار بالا، فولرن، نانوالیاف کربنی، نانولوله‌های کربنی و گرافن از این دسته‌اند. همچنین خصوصیات و ویژگی‌های هریک، مورد بررسی قرار گرفته و روش‌های تهیه آنها به اختصار شرح داده شده است.
1- مقدمه
1-1- انواع گونه‌های کربن

ساختارهای کربنی گستره وسیعی از تنوع و کاربرد را در شیمی به خود اختصاص داده‌اند. این گستردگی به‌دلیل شیمی خاص اتم‌های کربن است. خلاصه‌ای از شیمی اتم کربن در مقاله‌ای تحت همین نام آورده شده است تا آشنایی بیشتری برای مخاطب ایجاد شود.
کربن در انواع میکروسکوپی مختلفی وجود دارد. ترکیباتی همچون گرافیت، الماس، کربن‌های بی‌شکل (آمورف)، فولرن (Fullerene)، نانوالیاف کربنی (Carbon Nanofibers, CNFs)، نانولوله‌های کربنی (Carbon Nanotubes, CNTs) و گرافن (Graphene) از این دسته‌اند. گرافن جدیدترین عضو خانواده مواد کربنی گرافیتی چند بعدی است. فولرن به‌عنوان یک نانوماده صفر بعدی (D-0)، نانولوله‌های کربنی به‌عنوان نانوماده یک بعدی (D-1) و گرافیت به‌عنوان یک ماده سه بعدی (D-3) در نظر گرفته می‌شوند (شکل 1)[1،2]. در زیر خصوصیات و شاخصه فرم‌های مختلف کربن آورده شده است.

filereader.php?p1=main_5655acf31046fe741
شکل 1- انواع فرم‌های کربنی، A) فولرن، B) نانولوله‌های کربنی، C) گرافن و D) گرافیت.

عنوان : انواع ساختارهای هندسی در نانولوله های کربنی

توضیحات : بر حسب نحوه ی قرارگیری واحدهای شش ضلعی در پیرامون یک استوانه، سه ساختار هندسی در نانولوله های کربنی شکل می گیرد . دو مورد از این ساختارها که به نسبت ساده تر می باشند، ساختارهای هندسی صندلی و زیگزاگ می باشندو سومین مورد ساختار کایرال است که در آن واحدهای شش ضلعی به شکل مارپیچ حول محور استوانه قرار گرفته اند. این ساختار تاثیر بسزایی در ویژگی های نانولوله های کربنی دارد.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه‌ای 1: انواع ساختارهای هندسی در نانولوله‌های کربنی

2-1-گرافیت
گرافیت از یک ساختار شش وجهی با اتم‌های کربنی که در یک پیکربندی با پیوندهای هیبرید شده sp2 منظم شده‌اند، تشکیل شده است [3]. این ترتیب اتمی منجر به تشکیل صفحات لایه‌ای یا ورقه‌های (Sheet) گرافن با فاصله 3.354 آنگستروم شده است. پیوند کووالانسی قوی بین اتم‌ها در ورقه گرافن وجود دارد. بر خلاف الماس، نیروهای ضعیف واندروالس بین صفحات لایه‌ای وجود دارد تا آنها را کنار هم نگه دارد. به‌دلیل این برهم‌کنش‌های ضعیف است که ورقه‌های گرافن (یک تک لایه از گرافیت) می‌توانند در سراسر هر لایه روی هم بلغزند و خصوصیت یک روان‌کننده خوب را به این ماده می‌دهد. انواع دیگری از مواد کربنی با هیبربد sp2 وجود دارند. به‌عنوان مثال، زمانی‌که ابعاد صفحه‌ای ورقه‌های گرافن کوچک و فاصله بین آنها بزرگ باشد، این کربن به عنوان غیرمتبلور (آمورف) طبقه‌بندی می‌شود (به‌عنوان مثال، پودرها، کربن شیشه‌ای، و غیره)[4،3].

3-1- گرافیت پیرولیتی با نظم بسیار بالا (Highly Oriented Pyrolytic Graphite-HOPG)
گرافیت پیرولیتی با نظم بسیار بالا یک نوع ویژه از کربن است که مشابه با یک فلز تک بلور (Single Crystal) می‌باشد [5]. این نوع کربن با در معرض قرار دادن گرافیت پیرولیتی، ماده‌ای که از تخریب گازهای هیدروکربنی روی یک سطح داغ تشکیل می‌شود، در فشار و دمای بالا به‌دست می‌آید [7،6،4]. این فرم از یک آرایش لایه‌ای از صفحات پلی‌آروماتیک به هم چسبیده (ورقه‌های گرافنی) با یک سبک نسبتاً شطرنجی که روی هم انباشته شده‌اند، تشکیل شده است. این ماده Turbostratic است یعنی ورقه‌های گرافنی جهت‌گیری زاویه‌ای اتفاقی نسبت به یکدیگر دارند. فاصله بین این صفحات به‌طور کلی در گستره بین 3.39-3.35 آنگستروم است. ترتیب‌های سازمان‌یافته از این ورقه‌های گرافنی، بلورهایی با پارامترهای ابعادی L (ارتفاع انباشته) La (عرض صفحه لایه‌ای) و d (فاصله بین‌صفحه‌ای) نامیده می‌شوند. L اندازه میانگین از میکروکریستالیت گرافنی در طول محور x است که همیشه در صفحه شبکه شش وجهی قرار گرفته است. LCA به طول پیوسته ورقه گرافن انباشته شده در جهت عمود بر L اشاره دارد. این پارامترها توسط اندازه‌گیری‌های پراش پرتو X-ray Diffraction, XRD) X) به‌دست می‌آیند که معمولاً برای پیشگویی بسیاری از خصوصیات مواد کافی هستند. سطح شش وجهی که عمود بر محور C است به‌عنوان بنیان صفحه ”Basal Plane” در نظر گرفته می‌شود و در مقابل سطح برشی که به موازات محور C است، لبه صفحه “Edge Plane” نامیده می‌شود (شکل 2) [4].

filereader.php?p1=main_448a94929572d9bc1
شکل 2-ساختار HOPEG ا[3]

تکنیک طیف‌سنجی رامان (Raman Spectroscopy) ابزار مناسبی برای شناسایی و بررسی خصوصیات میکروساختارهای مواد کربنی است. دلیل این‌که (HOPG) شبیه یک فلز تک بلور است، آرایش منظم اتم‌های کربن در صفحات گرافنی است. در یک صفحه لایه‌ای، هر اتم کربن به سه اتم دیگر پیوند شده است. فاصله بین اتم‌های کربن همسایه 1.42 است که این مقدار بسیار نزدیک به فاصله پیوندی C-C در بنزن است. علاوه‌بر نظم بسیار بالا سطح نیز بسیار صاف و با ابعاد نسبتاً بالا (میکرومتری) است [8-10].

4-1- الماس (Diamond)
بلور الماس مکعبی است و اتم‌های کربن در یک پیکربندی چهار وجهی با پیوندهای هیبریدی sp3 مرتب شده‌اند (شکل 3)[4]. این پیوند قوی کووالانسی باعث شده تا الماس سخت‌ترین ماده شناخته شده، محسوب شود. به همین دلیل از جمله کاربردهای مهم تجاری الماس می‌توان به‌عنوان سنباده برای سایش و پرداخت فلزات و به‌عنوان یک پوشش برای ابزارهای برش نام برد. همچنین فیلم‌های آمورف از الماس با مخلوطی از کربن‌های پیوند شده با هیبرید sp2 وsp3 نیز وجود دارند، مثل Ta-C.

filereader.php?p1=main_5ab4e513958964665
شکل 3- ساختار الماس ایده‌آل [2].

1-4-1- الماس‌واره (Diamondoid)
الماس‌واره اشاره به ساختاری دارد که در یک مفهوم وسیع شبیه الماس است، بدین معنی که ساختاری قوی شامل شبکه‌های متراکم سه بعدی از پیوندهای کووالانسی است و عمدتاً از اتم‌های ردیف اول و دوم با ظرفیت‌های سه یا بیشتر تشکیل شده است [11،4]. مثال‌هایی از این ساختارها یاقوت کبود و دیگر ساختارهای محکم مشابه الماس با جایگزینی اتم‌های دیگر مثل N، Si، S و غیره می‌باشند.
در محتوای شیمی کلاسیک، الماس‌واره اشاره به نوعی از مولکول قفس کربن دارد که به‌عنوان کوچک‌ترین واحد ساختار قفس یک شبکه کریستال الماس شناخته شده است (شکل 4).

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 4- مثال‌هایی از هیدروکربن‌های قفسی؛  Cuban C8H8 (a و  admantane C10H16 (b و twistane  (c یک ایزومر از admantane و C10H16 و  diamantine C14H20 (d که در آن دو قفسه admantane یافت می‌شود و e) triamantane C18H24 شامل سه قفس admantane و  dodecahedrane C20H20 (f و g) مولکول tetramantane C22H28 با چهار قفس admantane و h) مولکول  buckminsterfullerene C60 ا[2]

5-1- ترکیبات بین لایه‌ای گرافیت (Graphite Intercalated Compounds, GICs)
به‌دلیل نیروهای بین لایه‌ای ضعیف واندروالسی مربوط به پیوندهای sp2 در گرافیت، GICs ممکن است به‌وسیله وارد شدن لایه‌ای از گونه‌های میهمان بین لایه‌های گرافیت به‌عنوان میزبان شکل گیرند (شکل 5) [13،12]. شیمی میهمان-میزبان در مقاله شیمی ابرمولکولی به خوبی توضیح داده شده است. گونه‌های میهمان ممکن است اتمی یا مولکولی باشند، مانند فلز قلیایی پتاسیم. در ساختار الماس، پیوندهای بسیار قوی sp3 و Isotropic اجازه ورود لایه‌های گونه‌های میهمان را نمی‌دهند.

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 5- مدل شماتیک برای ترکیبات بین لایه‌ای گرافیت [2].

6-1- فولرن (Fullerene)
یک فرم مرموز از کربن که به‌عنوان”Bucky Ball” یا فولرن شناخته شده است، وجود دارد که در سال ۱۹۸۵ کشف شده است [14]. ”Bucky Ball” شبیه یک توپ فوتبال است و شامل ۶۰ اتم کربن (C) در یک ساختار کروی است که ۲۰ شش وجهی و ۱۲ پنج وجهی روی سطح منظم شده‌اند. هر کربن فولرن، دارای هیبرید sp2 است و با سه اتم دیگر، پیوندهای سیگما تشکیل می‌دهد (شکل 6). این کشف منجر به گسترش تحقیقات روی C60 و تنوعات این ساختار (مثل نانولوله‌ها) گردید [15]. این مولکول‌های قفس مانند با فرمول‌های C60، C70 و C78 شناخته شده‌اند.

filereader.php?p1=main_0d8f183cb44e6cff9
شکل 6- قرارگیری باندهای یگانه (a5) و دوگانه (a6) را ملکول C60 نشان می‌دهد [2].

فولرن توسط روش‌های متنوعی در آزمایشگاه می‌تواند سنتز شود که همگی شامل تولید یک بخار یا پلاسمای غنی شده از کربن می‌باشند. در تمامی روش‌های رایج برای سنتز فولرن در ابتدا C60 و C70 تولید می‌شوند و امروزه این مولکول‌ها در مقادیر گرمی در آزمایشگاه تهیه می‌شوند و به‌طور تجاری در دسترس هستند [4].

7-1- نانوالیاف کربنی (Carbon Nano-Fibers-CNFs)
نانوالیاف کربنی، نانوساختارهای استوانه‌ای با لایه‌های گرافن می‌باشند که به صورت‎های مخروط انباشته (Stacked Cones)، فنجان (Cups)، یا صفحات (Plates) و بدون هسته توخالی (No Hollow Core)، اما با سایت‌های لبه‌ای بسیار در دیوار بیرونی مرتب شده‌اند (شکل 7) [16]. VGCFs (فیبر کربن رشد یافته از بخار) و انواع کوچک‌تر آنها از نظر اندازه، VGCNFs (نانوالیاف کربن رشد یافته از بخار)، از جمله فیبرهای کربنی کوتاه می‌باشند که به‌علت پتانسیل آنها برای پیشرفت خواص حرارتی، الکتریکی، محافظ فرکانس و مکانیکی توجه زیادی را به خود معطوف کرده‌اند. این مواد به‌طور گسترده در سیستم‌های مختلف مانند کامپوزیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند که به‌دلیل خواص استثنایی و قیمت پائین آنها می‌باشد.

filereader.php?p1=main_9c3abe44e6ee11295
شکل 7- ساختار انوع نانوالیاف کربنی.

عنوان : تولید نانوالیاف

توضیحات : با استفاده از روش رسوب بخار شیمیایی ، ساختارهایی با نام الیاف های کربنی تولید می شوند. روش تولید الیاف ها بداین صورت است که در این فرایند نانولوله های کربنی به صورت آئروژل تشکیل شده و به صورت یک پارچه از ناحیه ی واکنش گازی بیرون کشیده می شود.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه‌ای 2: تولید نانوالیاف

8-1- نانولوله‌های کربنی (Carbon Nanotubes)

عنوان : ساختار و نوع پیوندها در نانولوله های کربنی

توضیحات : نانولوله های کربنی به عنوان ساختارهای تک بعدی (D-1) ، در نظر گرفته می شوند. ساختار نانولوله های کربنی از کربن های هیبرید شده sp2 تشکیل شده است که به طور قابل توجه ای از کربن های هیبرید شده sp3 در الماس قوی تر هستند.

نمایش توضیحات فیلم


چندرسانه‌ای 3: ساختار و نوع پیوندها در نانولوله‌های کربنی

از زمان کشف نانولوله‌های کربنی در سال ۱۹۹۱، این ساختارها به‌دلیل خصوصیات منحصر به فرد در زمینه‌های بسیار متنوعی مورد توجه قرار گرفته‌اند [17-19]. نانولوله‌های کربنی از واحدهای کربنی sp2 تشکیل شده‌اند. آنها یک ساختار یکپارچه با شبکه‌های شش وجهی لانه زنبوری با قطر چند نانومتر و طول چند میکرومتر دارند. دو گروه از نانولوله‌های کربنی وجود دارند: نانولوله‌های کربنی چند دیواره (Multi-Walled Carbon Nanotubes) و نانولوله‌های کربنی تک دیواره (Single-Walled Carbon Nanotubes)[20]. نانولوله‌های کربنی چند دیواره را می‌توان به‌صورت لوله‌های گرافنی متراکم و نزدیک به هم با لایه‌های متعددی از ورقه‌های گرافنی تعریف کرد که با حفره‌ای با قطر به‌طور معمول 2 تا 25 نانومتر به‌صورت متحدالمرکز با فاصله 0.34 نانومتر از هم جدا شده‌اند [20].
نانولوله کربنی تک دیواره از یک ورقه گرافیتی تک که به‌طور یکپارچه پیچیده شده است تشکیل شده و یک استوانه با قطر 2-1 نانومتر را ایجاد کرده است.
نانولوله‌های کربنی می‌توانند مانند فلزات یا نیمه‎رسانه‌ها عمل کنند و با توجه به ساختار، قطر و چرخش خواص فلزی یا نیمه‌رسانا داشته باشند .مجموعه اندازه، ساختار و توپولوژی نانولوله‌ها باعث ایجاد خصوصیات مکانیکی و سطحی مهم در این ترکیبات می‌شود [26،19،21] ساختار نانولوله‌های کربنی سراسر از کربن‌های هیبرید شده sp2 تشکیل شده است که به‌طور قابل توجهی از کربن‌های هیبرید شده sp3 در الماس قوی‌تر هستند. در واقع نانولوله‌های کربنی پایداری شیمیایی خوبی دارند و دارای استحکام کششی منحصر به فرد (۱۰۰ برابر بیشتر از استیل و ۱۰ برابر قوی‌تر ازKelvar (مارک تجاری برای فیبرهای سنتزی پلی‌آمید)) و مدول یانگ بالا ( ۷ برابر استیل، مدول الاستیسیته: نسبت تنش به کرنش مواد جامد خطی در پایین‌تر از استحکام تسلیم، استحکام تسلیم: میزان تنشی که باعث آغاز تغییرفرم پلاستیک یا شارش ماده می‌شود) می‌باشند [22]. علاوه‌بر این نانولوله‌های کربنی با مساحت سطح تا 1500m2g-1 از آلومینوم سبک‌تر است و تا دماهای بالای 1000 درجه سانتیگراد پایداری حرارتی دارد و هدایت حرارتی آن 6000W mK-1 است که دو برابر الماس می‌باشد. مهم این است که الکترون‌ها بسته به نحوه آرایش نانولوله‌های کربنی به‌طور متفاوتی در طول نانولوله حرکت می‌کنند که باعث ایجاد خصوصیات نیمه‌رسانا یا فلزی در این مواد می‌شود [22].

عنوان : ویژگی های نوری نانولوله های کربنی

توضیحات : نانولوله های کربنی طبیعتی تک بعدی داشته و بر اثر آن اثرات کوانتیده ای به نام تکینی های وانت هوف، نشان می دهند. الکترونهای لایه ظرفیت در نانولوله های کربنی بر اثر برخورد با فوتونهای فرودی، قادر به نشر فلئورسانس هستند.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه‌ای 4: ویژگی‌های نوری نانولوله‌های کربنی

عنوان : پایداری حرارتی نانولوله ها

توضیحات : نانولوله های کربنی می توانند مانند فلزات یا نیمه رسانه ها عمل کنند و با توجه به ساختار، قطر و چرخش خواص فلزی یا نیمه رسانا داشته باشند . نانولوله های کربنی تا دماهای بالای °C۱۰۰۰ پایداری حرارتی دارند و هدایت حرارتی آنها mK-1 W۶۰۰۰ است که دو برابر الماس می باشد. انرژی گرمایی در نانولوله ها در یک جهت و توسط امواج صوتی و در راستای محور لوله، حمل می شود.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه‌ای 5: پایداری حرارتی نانولوله‌ها

عنوان : ویژگی های الکتریکی نانولوله های کربنی

توضیحات : به علت ابعاد نانومتری قطر در نانولوله های کربنی، کوانتیده بودن حالت های الکترونی در سراسر محیط لوله افزایش می یابد. الکترون ها بسته به نحوه آرایش نانولوله های کربنی به طور متفاوتی در طول نانو لوله حرکت می کنند که باعث ایجاد خصوصیات نیمه رسانایی یا خصوصیات فلزی در این مواد می شود.

نمایش توضیحات فیلم


چندرسانه‌ای 6: ویژگی‌های الکتریکی نانولوله‌های کربنی

عنوان : استحکام مکانیکی نانولوله های کربنی

توضیحات : نانولوله های کربنی دارای استحکام کششی منحصر به فرد (۱۰۰ برابر بیشتر از استیل و ۱۰ برابر قویتر ازKelvar و مدول یانگ بالا (۷ برابر استیل) می باشند. این ترکیبات بیش از پنج برابر طول اولیه شان کشیده می شوند.

نمایش توضیحات فیلم


چندرسانه‌ای 7: استحکام مکانیکی نانولوله‎های کربنی

1-8-1-روش‌های شناخته شده برای تهیه نانولوله‌های کربنی
فرساب یا قطع لیزری (Laser ablation)
تخلیه قوس الکتریک (Electric ARC discharge)
تجزیه کاتالیزوری هیدروکربن‌ها
تبدیل CO با فشار بالا (HIPCO)
لایه‌نشانی بخار شیمیایی مواد آلی فلزی (MOCVD) [22]

عنوان : معرفی CVDآلی فلزی(MOCVD)

توضیحات : رسوب بخار شیمیایی آلی - فلزی (CVD آلی - فلزی) یا MOCVD، یکی از انواع CVD ها است که جنس پیش ماده ی آن ، ترکیبی آلی فلزی یا به عبارت دیگر ترکیبی از یک فلز احاطه شده با لیگاندهای آلی است. ترکیبات آلی فلزی مثل تری متیل گالیم و یا الکوکسیدهای فلزی ، هر یک به منظوری خاص، در این روش مورد استفاده قرار گرفته اند. از این فرایند برای تولیدات صنعتی و انبوه ، قرص، لیزرهای حالت جامد، LED ، دتوکتورهای مادون قرمز و ترانزیستورهای تحرک بالا، استفاده می شود.

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه‌ای 8: معرفی CVD آلی فلزی (MOCVD)

عنوان : طرز ساخت نانولوله های کربنی تک جداره و چند جداره

توضیحات : کانگ و همکارانش در سال 2003 با استفاده ی مستقیم از گرافیت و با استفاده از آب، موفق به سنتز یک مرحله ای نانولوله های کربنی با کیفیت عالی شدند. دیگر روش های شناخته شده برای تهیه نانولوله های کربنی عبارتند از: فرساب با قطع لیزر، تخلیه ی قوس الکتریک، تجزیه ی کاتالیزوری هیدروکربن ها ، تبدیل CO با فشار بالا و لایه نشانی بخار شیمیایی مواد آلی فلزی

نمایش توضیحات فیلم


چند رسانه‌ای9: طرز ساخت نانولوله‌های کربنی تک دیواره و چند دیواره

در این روش CNT با کایرالیته، قطر و طول متفاوت سنتز می‌شود. به‌علاوه، کربن‌هایی که در ساختار CNT شرکت نکرده‌اند و باقیمانده کاتالیست‌های فلزی در محصول نهایی وجود دارند. ذکر این نکته حائز اهمیت است که خارج کردن محصولات فرعی و ناخالصی‌ها نسبت به تهیه این ترکیبات بسیار پرهزینه‌تر می‌باشد.

9-1- گرافن (Graphene)
گرافن ورقه‌ای دو بعدی (2-D) از اتم‌های کربن در یک پیکربندی شش ضلعی می‌باشد که اتم‌ها با هیبرید sp2 به هم متصل شده‌اند [25-23]. صفحات گرافن با کنار هم قرار گرفتن اتم‌‏های کربن تشکیل می‏‌شوند. در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند داده است (شکل 8). این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آن‏ها با یکدیگر مساوی و برابر با °120 است. در این حالت، اتم‏‌های کربن در وضعیتی قرار می‌‏گیرند که شبکه‏‌ای از شش ضلعی‏‌های منظم را ایجاد می‌‏کنند (شکل 8). البته این ایده‌‏آل‏ترین حالت یک صفحه‏ گرافن است. در برخی مواقع، شکل این صفحه به گونه‌‏ای تغییر می‏‎کند که در آن پنج‌ضلعی‏‌ها و هفت‌ضلعی‏‌هایی نیز ایجاد می‏‌شود. طول پیوند کربن ـ کربن در گرافن در حدود 0.142 نانومتر است [26،27]. گرافن تک لایه ساختار زیربنایی برای ساخت ساختار‌های کربنی می‌باشد که اگر بر روی هم قرار بگیرند، توده سه بعدی گرافیت را تشکیل می‌دهند. برهم‌کنش بین این صفحات از نوع واندر‌والسی با فاصله بین صفحه‌ای 0.335 نانومتر می‌باشد. اگر تک لایه گرافنی حول محوری لوله شود، نانولوله کربنی شبه یک بعدی و اگر به‌صورت کروی پیچانده شود، فولرین شبه صفر بعدی را شکل می‌دهد [26].

filereader.php?p1=main_2089d2effda8474a7
شکل 8- ساختار اتمی صفحه گرافن: در این شکل اتم‏‌های کربن با نقاط سیاه و پیوندها با نقطه‌چین نمایش داده شده‌‏اند [1].

لازم به ذکر است که انواع دیگر کربن شامل کربن‌های آمورف، کربن شیشه‌ای (Glassy Carbon)، کربن سیاه (Carbon Black)، کربن‌های متخلخل (Porous Carbon) و غیره به‌طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته‌اند. 

2 - نتیجه‌گیری
فرم‌های مختلف کربنی می‌توانند از نظر ساختار و خصوصیات بسیار متفاوت باشند. ساختارهای گرافن به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین فرم‌های کربن معرفی شد. گرافن پایه بسیاری ترکیب‌های دیگر نظیر گرافیت، نانولوله کربنی و فولرین است.

در فیلم زیر در رابطه با نوع ساختار کربنی تولید شده با توجه به نوع پیش‌ماده استفاده شده توضیحاتی ارائه شده است.

 

در فیلم زیردر رابطه با ساختار فولرین، خصوصیات آن، کاربردهای آن و روش های تولید آن توضیحاتی ارائه شده است.

منابـــع و مراجــــع

1. Geim, a K.; Novoselov, K. S., “The rise of graphene”, Nature Material, Vol.6, pp.183–191, (2007).

2. Pumera, M.; Ambrosi, A.; Bonanni, A.; Chng, E. L. K.; Poh, H. L., “Graphene for Electrochemical Sensing and Bio Sensing”, Trends in Analytical Chemistry, Vol.29, pp.954–965, (2010).

3. Zoski, C. G. Handbook of Electrochemistry; First Edition.; Elsevier: Amsterdam, (2007).

4. Dresselhaus, M. S., Dresselhaus, G. P., EKLUND, C. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes, Elsevier Science, (1996).

5. Fischer, A., Show, Y., Swain, G. M. “Electrochemical Performance of Diamond Thin-Film Electrodes from Different Commercial Sources”, Analytical Chemistry, Vol.76, pp.2553-2560. (2004).

6. Moore, A.W., Jr. Walker, P. L., Thrower, E A. (eds.), Chemistry and Physics of Carbon, vol. 17, p. 233. Marcel Dekker, Inc., New York (1981).

7. Moore., A.W., Jr.Walker, P. L., Thrower, P. A. (eds.), Chemistry and Physics of Carbon, vol. 11, p. 69. Marcel Dekker, Inc., New York (1973).

8. Dennison, J. R., Holtz, M., Swain, G. M., “Raman Spectroscopy of Carbon Materials”, Spectroscopy Vol.11, pp.38-45, (1996).

9. Wang, Y. D., Alsmeyer, C., McCreery, R. L., “Raman spectroscopy of carbon materials: structural basis of observed spectra’, Chemistry of Material, Vol.2, PP.557-563, (1990).

10. Tunistra, F., Koenig, J. L., “Raman Spectrum of Graphite”, Journal of Chemical Physics, Vol.53, PP.1126-1130, (1970).

11. Fort, R.C., Adamantane, Jr. the Chemistry of Diamond Molecules. Marcel-Dekker, New York, (1976).

12. Zabel, H., Solin, S. A. (eds.), Graphite Intercalation Compounds I: Structure and Dynamics, Springer Series in Materials Science, vol.14. Springer-Verlag, Berlin, (1990).

13. Dresselhaus, M.S., Dresselhaus, G., “Intercalation compounds of graphite”, Advances in Physics, Vol.30, pp.139-326, (1981).

14. Harris, P. J. F., “Fullerene-related structure of commercial glassy carbons”, Philosophical Magazine, Vol.84, pp.3159-3167, (2004).

15. Curl, R. F., Smalley, R. E., “Probing C-60”, Science, Vol.242, pp.1017-1022, (1988).

16. Wikipedia®, Carbon nanofiber: http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanofiber.

17. Banks C. E., Compton, R. G., “New Electrode for Old from Carbon Nanotubes to Edge Plan Phyrolytic Graphite”, Analyst, Vol.131, pp.15-21, (2006).

18. Iijima, S., “Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature, Vol.354, pp.56-58, (1991).

19. Dai, H “Carbon nanotubes: Synthesis, integration, and properties”, Accounts of Chemical Research, Vol.35, pp.1035-1044, (2002).

20. Ajayan, P. M., “Nanotubes from carbon”, Chemical Review, Vol.99, pp.1787-1799, (1999).

21. Rivas, G. A.; Rubianes, M. D.; Pedano, M. L.; Ferreyra, N. F.; Luque, G. L.; Rodríguez, M. C.; Miscoria, S. A., “Carbon Nanotubes Paste Electrodes. A New Alternative for the Development of Electrochemical Sensors”, Electroanalysis, Vol.19, pp.823-831, (2007).

22. Sgobba, V., Guldi, D. M., “Carbon nanotubes—electronic/electrochemical properties and application for nanoelectronics and photonics”, Chemical Society Review, , Vol.38, pp.165–184, (2009)

23. Geim, A. K., “Graphene: Status and Prospects”, Science, Vol.324, pp.1530–1534 )2009).

24. Katsnelson, M., “Graphene: carbon in two dimensions”, Mater .Today, Vol.10, pp.20–27 )2007).

25. Rao, C. N. R.; Biswas, K.; Subrahmanyam, K. S.; Govindaraj, A., “Graphene, the new nanocarbon”, J. Mater. Chem., Vol.19, pp.2457–2469 )2009).

26. Wikipedia®, Graphene http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene

27. Heyrovska, R.; Atomic Structures of Graphene, Benzene and Methane with Bond Lengths as Sums of the Single, Double and Resonance Bond Radii of Carbon, (2008).

نظرات و سوالات

نظرات

1 -4

فاطمه حمزه - ‏۱۳۹۵/۰۲/۰۶

سلام خیلی فیلم های خوبی هست ولی دانلود نمیتوان کرد و این افتضاح است

پاسخ مسئول سایت :
با سلام و احترام
این فیلم ها از داخل مقاله قابل دانلود نیستند ولی تمامی این فیلم ها در نرم افزار نانوکاوش موجود است و شما می توانید از بخش دانلود این نرم افزار را دریافت کنید.
موفق باشید
0 0

محسن بهمن یار - ‏۱۳۹۴/۰۵/۱۲

سایت بسیار جالب داریدوازمطالب خوب واموزنده تان کمال تشکر را دارم من تا حال وقت نکرده بودم مطالب سایت شمارا کامل مطالعه کنم فقط گذرا رد شده بودم.

2 0

حامد یزدان پناه - ‏۱۳۹۴/۰۱/۲۸

در HOPG از پارامتر های L , LC , D گفتید و بعدش هیچ توضیحی ندادید که چرا این نامگذاری شده و به چه درد میخوره؟ اگه این قسمت حذف شه هیچ خللی در جملات وارد نمیشه.

0 0

سوسن محمدی - ‏۱۳۹۳/۱۱/۱۰

لطفا به بررسی نانو ساختارها در مباحث فیزیکی نیز بپردازید

0 0

محمد مقدمی - ‏۱۳۹۳/۰۸/۱۹

ممنون

0 0

سارا متینی - ‏۱۳۹۳/۰۲/۱۸

جالب بود. متشکرم

0 0

حمیدرضا امین الرعایایی - ‏۱۳۹۲/۱۰/۲۶

لطفا مقالات را فایل قابل دانلود قرار دهید ممنون

0 0

یزدان شیخ محمدی - ‏۱۳۹۲/۰۹/۰۸

با سلام

درصورت امکان چون ممکن است از این متن در مقالات استفاده شود

اطلاعاتی مثل سال نگارش هم اورده شود که بتوان ارجاع داد.

با تشکر

0 -1

میثم قرقانی - ‏۱۳۹۲/۰۶/۲۳

باسلام

در بند "-روش های شناخته شده برای تهیه نانولوله های کربنی" در جمله "در این روش CNT با کایرالیته...."منظور از این روش کدام روش است؟....آیا روش لایه نشانی بخار شیمیایی مواد آلی فلزی (MOCVD)....مدنظر است؟ (به نظرم چندان شفاف نیست)

بد نبود اگر از تصاویر انواع نانو لوله های کربنی استفاده میشد

0 -1

سمیه محمودآبادی - ‏۱۳۹۲/۰۶/۰۶

توضیحات داده شده بسیار عالی و جامع است.

اگر امکان دریافت این فایل ها را به ما (کاربران) بدهید، ممنون شما خواهیم بود.

پاسخ مسئول سایت :
با سلام
شما می توانید نسخه ی قابل چاپ هر مقاله را به صورت فایل PDF ذخیره نمایید.