¿Cuáles son los diferentes tipos de nanotubos de carbono?

Estructuralmente, existen dos tipos básicos de nanotubos de carbono (CNT): nanotubos de pared simple (SWNT) y nanotubos de pared múltiple (MWNT), pero la disposición de los grupos de átomos de carbono en estas estructuras también varía. Los nanotubos de carbono son esencialmente láminas enrolladas de grafito, que se basan en una serie de enlaces hexagonales de seis átomos de carbono entrelazados. Estos enlaces se pueden organizar en una de tres configuraciones: zig-zag, donde se alternan en un patrón lineal a lo largo de la pared cilíndrica de nanotubos; sillón, donde la estructura es una colección de líneas rectas de enlaces; y quiral, donde los enlaces se desplazan de manera lineal a un ángulo izquierdo o derecho a lo largo del tubo.

Dentro de esta clase fundamental de estructuras, los nanotubos de carbono también varían al ser cilindros rectos o distorsionados de alguna manera, como en espiral o ramificado. Las formas adicionales que se han creado incluyen el nanotubo con una esfera de buckyball de carbono unida a él, conocida como nanobud, y nanotubos apilados en copa, que son una serie de estructuras cóncavas en forma de disco alineadas en forma de tubo. Las estructuras de nanotubos con forma de rosca o toro también se han hecho y tienen altas propiedades de momento magnético que los harían útiles como sensores potentes.

La estructura de los nanotubos de carbono también determina sus propiedades físicas y químicas, donde los nanotubos del sillón son siempre metálicos en términos de conductividad eléctrica, y las formas zigzag y quirales son semiconductoras. Los seis enlaces de carbono que conforman la estructura hexagonal básica de un nanotubo de carbono están espaciados alrededor de 0,14 nanómetros entre sí en fuertes enlaces moleculares y covalentes. Estas láminas enrolladas de grafito se unen entre sí en nanotubos de paredes múltiples, que son esencialmente cilindros dentro de los cilindros, por fuerzas débiles de van der Waals, a una distancia de aproximadamente 0,34 nanómetros entre las paredes del cilindro. Este débil enlace molecular permite que las estructuras de la lámina de grafito se deslicen entre sí, lo que facilita la eliminación del grafito en aplicaciones como cuando se presiona un lápiz contra el papel.

Otros tipos de nanotubos de carbono incluyen nanotubos de carbono extremos, que son simplemente variaciones en el diseño natural donde son muy largos, cortos o delgados. Tienen aplicaciones en la construcción de cables de 20 a 100 veces más fuertes que el acero para cosas como un elevador espacial, y para músculos artificiales que pueden operar en un rango de temperatura de -321 ° a 2,800 ° Fahrenheit (-196 ° a 1,538 ° Celsius ) Algunas películas extremas de nanotubos también son capaces de capturar longitudes de onda infrarrojas de luz conocidas como radiación de cuerpo negro o radiación de calor. Esto los haría útiles en las células solares que podrían capturar este calor emitido por la Tierra al espacio por la noche, lo que permitiría la generación de energía durante todo el día a un nivel de eficiencia de más del 35%, que es de dos a cinco veces mejor que el de las celdas solares convencionales.