Tabung nano karbon

Tabung nano karbon adalah komposisi senyawa karbon yang berbentuk tabung berukuran nano. Dibentuk dengan rasio perbandingan panjang:lebar 132.000.000:1,^[1] lebih besar dibanding material lainnya. Molekul silinder karbon ini memiliki sifat yang tidak biasa dan sangat bermanfaat di bidang nanoteknologi,elektronik, optik, dan berbagai bidang ilmu dan teknologi material. Karena mereka memiliki konduktivitas termal maupun sifat mekanis dan listrik yang dimiliki, tabung nano karbon dapat diaplikasikan untuk berbagai macam bahan struktur.

Tabung nano termasuk salah satu anggota struktural fulerena. Nama tabung nano berasal dari bentuknya yang panjang dan berlubang dengan dinding yang dibentuk oleh lembaran satu atom tebal karbon, disebut grafena. Lembaran karbon ini digulung pada diskret dan sudut tertentu. Tabung nano dikategorikan sebagai tabung nano berdinding tunggal atau SWNTs dan tabung nano berdinding banyak (MWNTs). Suatu tabung nano secara alami akan menyesuaikan diri membentuk ikatan yang dipertahankan oleh gaya van der Waals. Lebih spesifiknya berupa susunan-pi.

Dalam kimia kuantum terapan, secara spesifik, hibridisasi orbital paling baik mendeskripsikan ikatan kimia di dalam tabung nano. Ikatan kimia dari tabung nano terbentuk dari ikatan sp² mirip dengan grafit. Ikatan ini lebih kuat dibanding ikatan sp³ yang ditemukan di alkana dan berlian. Membuat tabung nano memiliki sifat kekuat yang unik.

Tipe tabung nano karbon dan strukturnya

Pengantar

Tidak ada konsensus tentang beberapa istilah yang menjelaskan karbon nanotube ialah literatur ilmiah: baik itu dinding "-wall" dan berdinding "-walled" selalu digunakan dengan kombinasi single, double, atau multi. Dan huruf C sering dihilangkan dalam singkatan, contohnya: multi-walled carbon nanotube (MWNT).

Berdinding tunggal

• 
  Armchair (n,n) i.e.: m=n
• 
  Vektor Translasi dibengkokkan, sedangkan Vektor Kiral tetap lurus
• 
  Graphene nanoribbon
• 
  Vektor Kiral dibengkokan, sedangkan Vektor Translasi tetap lurus
• 
  Zigzag (n,0)
• 
  Kiral (n,m)
• 
  n and m dapat dihitung di akhir tabung
• 
  Graphene nanoribbon

Kebanyakan nanotube berdinding tunggal (SWNT) mempunyai diameter mencapai 1 nanometer dengan lebar tabung dapat mencapai jutaan kalinya. Struktur dari SWNT dapat dikonsepkan dengan membengkokan grafit selebar satu atom yang disebut graphene hingga membentuk silinder. Cara lembaran graphene menggulung dapat dipresentasikan oleh sepasang indeks (n,m). Integral dari n dan m menunjukan jumlah vektor satuan sepanjang dua arah dalam sturuktur kisi sarang lebah kristal graphene. Jika m = 0, nanotube disebut sebagai nanotube Zig-zag, dan jika n = m, disebut sebagai nanotube armchair. Sebaliknya disebut kiral. Diameter nanotube yang ideal dapat dihitung dari indeks (n,m) sebagai berikut

${\displaystyle d={\frac {a}{\pi }}{\sqrt {(n^{2}+nm+m^{2})}}=78.3{\sqrt {((n+m)^{2}-nm)}}{\rm {pm,}}}$

dimana a = 0.246 nm.

SWNT sangat penting dari berbagai nanotube karena sebagian besar sifat mereka berubah secara signifikan dengan nilai (n, m) dan ketergantungan ini bersifat non-monoton. Khususnya, Rentang Energi nanotube dapat bervariasi dari nol sampai sekitar 2 eV dan konduktivitas listrik mereka dapat menunjukkan perilaku logam atau semikonduktor. Nanotube berdinding tunggal ini kemungkinan untuk meminiatur elektronik.satu kegunaan penting dari SWNT ialah pengembangan pertama antarmolekul pertama efek medan transistor (FET). Gerbang logika antar molekul menggunakan SWNT FETs yang dibuat tahun 2001.^[2]

Berdinding ganda

Nanotube berdinding ganda (MWNT) terdiri dari beberapa lapis (tabung konsentris) graphene. Terdapat 2 jenis model yang dapat mendeskripsikan struktur dari nanotube berdinding banyak. Dalam model berputar Ru nanotube berdinding banyak model Doll. Lebar grafit diatur dalam silinder konsentris. Dalam model Parchment, satu lembar grafit yang tergulung disekitar itu sendiri menyerupai gulungan perkamen atau gulungan koran. Jarak lapisan terdalam di dalam nanotube berdinding banyak berjarak dekat di antara lapisan graphene di dalam grafit,sekitar 3.4 Å.

Torus

Secara teori, nanotorus ialah karbon nanotube yang menggulung membentuk bentuk donat. Nanotori diperkirakan memiliki berbagai macam sifat unik, seperti memiliki momen magnetik 1000 kali lebih besar dibanding perkiraan sebelumnya untuk radius tertentu.^[3] Seperti sifat momen magnetik, kesetimbangan thermal,dll.^[3][4]

Nanobud

Karbon Nanobud ialah material terbaru yang dibentuk oleh Karbon Nanotube dan fulerena. Material hibrida ini memiliki sifat yang berguna baik bagi fullerene maupun nanotube. Terutama, nanobud telah dibuat untuk menjadi medan emitter yang efisien.

Peapod

Karbon peapod ^[5][6] adalah bahan karbon hybrid baru yang merangkap fullerene dalam nanotube karbon. Hal ini dapat memiliki sifat magnet yang menarik dengan pemanasan dan penyinaran. Hal ini juga dapat diterapkan sebagai osilator selama investigasi teoretis dan prediksi.^[7][8]

Karbon Nanotube Ekstrem

Pengamatan nanotube karbon terpanjang tumbuh sejauh ini lebih dari 1/2 m (Panjang: 550 mm) disampaikan pada 2013.^[9] nanotube ini ditumbuhkan pada substrat Si menggunakan metode deposisi uap kimia yang ditingkatkan (CVD) dan mewakili susunan elektrik yang seragam pada nanotube karbon berdinding tunggal.^[1]

Tabung karbon nano terpendek adalah senyawa organik cycloparafenilin yang disintesis pada tahun 2009.^[10][11]

Karbon nanotube tertipis ialah armchair (2,2) CNT dengan diametrnya 3 Å. Nanotube ini ditumbuhkan di dalam nanotube karbon berdinding multi. Merupan jenis karbon nanotube yang dilakukan dengan kombinasi mikroskop elektron transmisi beresolusi tinggi (HRTEM), spektroskopi raman, kalkulasi teori kerapatan fungsional (DFT).^[12]

Tertipis berdiri bebas karbon nanotube berdinding tunggal adalah sekitar 4,3 Å diameter. Para peneliti mengemukakan bahwa karbon nanotube itu dapat berupa (5,1) atau (4,2) SWCNT, tapi jenis dari karbon nanotube tetap dipertanyakan.^[13] (3,3), (4,3) dan (5,1) nanotube karbon (semua diameter 4 Å ) yang dengan jelas diidentifikasi menggunakan penyimpangan-dikoreksi resolusi tinggi mikroskop elektron transmisi dalam CNT berdinding ganda.^[14]

Kepadatan tertinggi CNT dicapai pada tahun 2013, tumbuh pada permukaan tembaga berlapis titanium konduktif yang dilapisi dengan co-katalis kobalt dan molibdenum pada lebih rendah dari suhu 450 °C. Ketinggian tabung rata-rata 0,38 m dan kepadatan massa 1,6 g cm-3. Materi yang menunjukkan konduktivitas ohmik (resistensi terendah ~ 22 kΩ)^[15][16]

Lihat juga

Referensi

Pranala luar

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Carbon nanotube.