Nanotubo de carbono
Os nanotubos de carbono ou NTC são alótropos do carbono com geometria cilíndrica. Estes cilíndros de moléculas de carbono possuem propriedades incomuns e que são de altíssimo valor no campo da nanotecnologia, eletrônica, óptica e outros campos tecnológicos da ciência dos materiais. Particularmente, devido as suas extraordinárias propriedades de condução térmica, mecânica e elétrica, os nanotubos de carbono podem ter aplicações que possibilitem inúmeras melhorias nas estruturas dos materiais.
Segundo a literatura especializada, a observação do maior nanotubo de carbono, com 18,5 cm de comprimento, foi relatada em 2009. Tais nanotubos apresentaram uma razão de aspecto , isto é, a proporção entre comprimento e diâmetro, de aproximadamente 132.000.000:1, significativamente maior do que a de qualquer outro material conhecido. Este resultado refere-se a nanotubos sintetizados em substratos de silício, utilizando um método melhorado de deposição de vapor químico (CVD), resultando em nanotubos de paredes únicas ultra longas e eletricamente uniformes. Em oposição, o cicloparafenileno é considerado o menor nananotubo de carbono, cuja síntese foi relatada em 2009. Tal material constitui-se de uma molécula em forma de anel, constituída de múltiplos anéis aromáticos unidos entre si através de ligações simples. O mais fino nanotubo de carbono é o CNT apoiado (2,2) com um diâmetro de 3Å. Este nanotubo foi obtido dentro de um nanotubo de carbono de paredes múltiplas. A atribuição da geometria deste nanotubo de carbono foi feita pela combinação de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, Espectroscopia Raman e cálculos de teoria do funcional da densidade (DFT).
Terminologia
Não há consenso sobre alguns termos que descrevem os nanotubos de carbono na literatura científica: tanto o "-wall" como o "-walled" são utilizados em combinação com single, double, triple ou mesmo multi, e a letra C é muitas vezes omitida na sigla; por exemplo, os nanotubos de parede múltiplas (multi-walled carbon nanotubes, MWNTs).
Single-walled
A maioria dos nanotubos de parede únicas (SWNT) tem um diâmetro medindo cerca de 1 nanometro, com o comprimento do tubo que pode ser muitas milhões de vezes maior. A estrutura de um SWNT pode ser conceituada envolvendo uma camada de átomos de espessura do grafite chamada de grafeno, enrolada na forma de em um cilindro. A forma como a folha de grafeno fica envolvida é representada por um par de índice (n, m). Os inteiros n e m denotam o número de vezes que se multiplica cada um dos vetores de base ao longo de duas direções rede cristalina da grafeno, em forma de favos de mel. Se m = 0, os nanotubos são chamados de nanotubos zigzag, e se n = m, os nanotubos são chamados de nanotubos de armchair. Caso contrário, eles são chamados de quirais. O diâmetro de um nanotubo ideal (perfeito) pode ser calculado a partir de seu par de índices (n, m)
Nanotubos de múltiplas paredes
Nanotubos de paredes múltiplas (MWNT) consistem de múltiplas camadas (tubos concêntricos) de grafite. Há dois modelos que podem ser utilizados para descrever a estrutura de nanotubos de paredes múltiplas. No modelo Russian Doll (matrioska), as folhas de grafite são dispostas em cilindros concêntricos, por exemplo, um nanotubo de parede única de geometria (8, 0) dentro de outro, de geometria (17, 0). No modelo Parchment, uma folha de grafite é enrolada em torno de si mesma, assemelhando-se a um rolo de jornal enrolado. A distância entre camadas em nanotubos de paredes múltiplas é aproximadamente a mesma que a do grafite, 3.4 Å. As folhas individuais podem ser descritas como nanotubos de carbono de parede única (SWNTs), podendo ser metálicos ou semicondutores.
Torus
Em tese, nanotorus seriam nanotubos de carbono em forma toroidal (forma de rosca). Através de cálculos teóricos, especula-se que nanotori possuiriam diversas propriedades incomuns, como valores incrivelmente elevados de momento de dipolo magnético e estabilidade térmica, dentre outras, em função do diâmetro. Porém, tais estruturas talvez sejam inviáveis de se obter experimentalmente, considerando-se dois graus de liberdade simultâneos de simetria axial envolvidas na geometria toroidal, isto é, as simetrias axiais de um nanotubo e de um toroide.
Nanobud
Nanobud de carbono é um material oriundo da combinação de nanotubos de carbono e fulerenos, dois alótropos distintos do carbono, através de ligações covalentes entre as paredes de ambos. Tais estruturas apresentam aplicações potenciais na forma de antenas. Em materiais compósitos, as moléculas de fulereno fundidas aos nanotubos podem contribuir com a obtenção de propriedades mecânicas, eletrônicas e ópticas diferenciadas.
Nanotubos de carbono Cup-stacked
Nanotubos de carbono Cup-stacked, do inglês Cup-stacked carbon nanotubes (CSCNTs), diferem de outras estruturas de carbono quasi-unidimensionais, que se comportam como estruturas quase metálicas, isto é, nanoestruturas semicondutoras. Isto se deve ao empilhamento de camadas de grafeno.
