13. Структура нанотрубок

Углеродные нанотрубки классифицируют по количеству слоев: однослойные и многослойные.

Однослойные трубки - простейший вид нанотрубок. Диаметр однослойных нанотрубок, по экспериментальным данным, варьируется от ~ 0,7 нм до ~ 3-4 нм. Длина однослойной нанотрубки может достигать 4 см.

Сворачивание графена в цилиндр без шва возможно только конечным числом способов, отличающихся направлением двумерного вектора, который соединяет две эквивалентные точки на графене, совпадающие при его сворачивании в цилиндр. Этот вектор называется вектором хиральности однослойной углеродной нанотрубки. Таким образом, однослойные углеродные нанотрубки различаются диаметром и хиральностью.

Существуют три формы нанотрубок: ахиральные типа «кресла» (две стороны каждого шестиугольника ориентированы перпендикулярно оси нанаотрубки), ахиральные типа «зигзаг» (две стороны каждого шестиугольника ориентированы параллельно оси нанотрубки) и хиральные или спиралевидные (каждая сторона шестиугольника расположена к оси нанотрубки под углом, отличным от 0 и 90є).

Однослойные нанотрубки обычно заканчиваются полусферической головкой, которая наряду с шестиугольниками включает в себя правильные пятиугольники и напоминают половину молекулы фуллерена.

Многослойные нанотрубки состоят из нескольких слоев графена, сложенных в форме трубки. Расстояние между слоями равно 0.34 нм, то есть такое же, как и между слоями в кристаллическом графите.

Существуют две модели, использующиеся для описания их структуры. Многослойные нанотрубки могут представлять собой несколько однослойных круглых или шестигранных нанотрубок, вложенных одна в другую (так называемая "матрешка"). В другом случае, один "лист" графена оборачивается несколько раз вокруг себя, что похоже на прокрутку пергамента или газеты (модель "свиток").