Kémiatörténeti kiselőadás Kocsis Dorina 2009. 12. 08. Szén nanocsövek Kémiatörténeti kiselőadás Kocsis Dorina 2009. 12. 08.

Tartalom A szén nanocsövek története és felfedezése Legjellemzőbb tulajdonságaik Fontosabb alkalmazások, érdekességek

1. A szén nanocsövek története és felfedezése Középkor: Damaszkuszi acél erősítése 1952: Radushkevich, Lukyanovich; Journal of Physical Chemistry (szovjet): 50 nm-es átmérőjű, üreges szénszálak bemutatása 1976: Oberlin, Endo, Koyama; nm-es szénszálak CVD-növesztése és vizsgálata elektronmikroszkóppal 1979: Arthur C. Clarke; The Fountains of Paradise (sci-fi), űrlift („folytonos, pszeudo 1 D-s gyémánt kristály”) 1985: Fullerén felfedezése (Kroto, Smalley, Curl) 1987: Tennent; szabadalom üreges grafitszálakra 1991: többfalú nanocsövek előállítása

Történetük összefonódott a fullerénekével Elsőként: Sumio Iijima, 1991, ún. Krätschmer-reaktorban, fulleréngyártás során Hosszú, szálszerű alakzatok a koromban Elektronmikroszkópos kép: koaxiális hengerek

Egyfalú nanocsövek előállítása később Párhuzamosan Iijima és Bethune csoportja Iijima: vaskatalizátor Bethune: kobaltkatalizátor

1992: Első elméleti számítások az egyfalú nanocsövek elektormos tulajdonságaira 1993: egyfalú nanocsövek előállítása 1995, Svájc: téremissziós képesség bemutatása 1997: első nanocső-tranzisztor elkészítése 1998: első térvezérlésű nanocső-tranzisztor 2001: félvezető és vezető nanocsövek 2003: nanocső-tranzisztorok nagy méretű gyártása 2004: 4 cm-es (!) SWNT 2005: nanocsöves síkképernyők, Y-elágazás, elméleti határon működő diódák 2006: idegsejtek „javítása”, nanocsövek mozgatása, alkalmazás szénszálas kerékpárokban

2. Legfontosabb tulajdonságaik Nagy felület/térfogat arány Kis sűrűség: általában 1,33-1,40 g/cm3 Kedvező mechanikai tulajdonságok: Nagy szakítószilárdság (acélnak kb. 20-szorosa) Könnyű hajlíthatóság, rugalmasság Legnagyobb Young-modulusz (acél: 5-szöröse, Ti: 10-szerese) Különleges elektromos tulajdonságok: Hosszirányban nagy vezetőképesség (rézvezetéknek milliószorosa) Fémes vagy félvezető Téremissziós képesség Nagy hővezető-képesség és hőstabilitás (vákuumban kb. 2800 o C-ig)

3. Fontosabb alkalmazások, érdekességek Elektronikai ipar: tranzisztorok, mikroszkópokban, izzólámpák stb. AFM-tű Molekuláris tranzisztor

Téremisszió: síkképernyők, világítótestek, eletronágyuk, hordozható röntgenkészülékek stb.

Érdekességek: egzotikus alkalmazások Mechanikai stabilitás: kompozitokban (pl. teniszütő, kerékpár, repülőgépek) Érdekességek: egzotikus alkalmazások Űrlift Fonal Neuronano projekt

Gázérzékelés: Nagy felület/térfogat arány miatt Detektálás: ellenállás-változás követése Funkcionalizálás jelentősége Általunk használt berendezés Elvi vázlat

Felhasznált irodalom S.Iijima, Nature 354, 56 (1991) S.Iijima, T. Ichihashi, Nature 363, 603 (1993) D. S. Bethune, C. H. Kiang, M. S. deVries, et al.; Nature 363, 605 (1993) Kürti Jenő, Fullerének és szén nanocsövek előadás, 2008 tavaszi félév http://images.iop.org/objects/nano/news/4/5/11/motoroladisplay.jpg Koós Antal Adolf, Szén nanocsöveken alapuló szelektív gázérzékelők, Fizikai Szemle 2006/7, 226-229

Köszönöm a figyelmet!