奈米碳管 | 化學工廠資訊網
![奈米碳管](https://i.imgur.com/lO00bdM.jpg)
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奈米碳管(英語:Carbon Nanotube,縮寫為CNT)是在1991年1月由日本筑波NEC實驗室的物理學家飯島澄男使用高分辨透射電子顯微鏡從電弧法生產碳纖維的產物中發現的[1]。它是一種管狀的碳分子,管上每個碳原子採取sp2混成,相互之間以碳-碳σ鍵結合起來,形成由六邊形組成的蜂窩狀結構作為奈米碳管的骨架。每個碳原子上未參與混成的一對p電子相互之間形成跨越整個奈米碳管的共軛π電子雲。按照管子的層數不同,分為單壁奈米碳管和多壁奈米碳管。管子的半徑方向非常細,只有奈米尺度,幾萬根奈米碳管並起來也只有一根頭髮絲寬,奈米碳管的名稱也因此而來。而在軸向則可長達數十到數百微米。
奈米碳管不總是筆直的,局部可能出現凹凸的現象,這是由於在六邊形結構中混雜了五邊形和七邊形。出現五邊形的地方,由於張力的關係導致奈米碳管向外凸出。如果五邊形恰好出現在奈米碳管的頂端,就形成奈米碳管的封口。出現七邊形的地方奈米碳管則向內凹進。
奈米碳管的性質[編輯]奈米碳管的分子結構決定了它具有一些獨特的性質。由於巨大的長徑比(徑向尺寸在奈米量級,軸向尺寸在微米量級),奈米碳管表現為典型的一維量子材料,它的電子波函數在管的圓周方向具有週期性,在軸向則具有平移不變性,大大純化了理論工作,並做出了一些預言。理論預言,奈米碳管具有超常的強度、熱導率、磁阻,且性質會隨結構的變化而變化,可由絕緣體轉變為半導體、由半導體變為金屬;具有金屬導電性的奈米碳管通過的磁通量是量子化的,表現出阿哈諾夫-波姆效應(A-B效應)。
碳奈米管上原子排列的方向常用矢量(n,m)表示。
(6,0),(10,2)和(10,10)構型的奈米碳管
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