nanotubo

nanotubo

s. m. – Tipo di nanostruttura dotata di caratteristica forma cava allungata, simile a quella di un piccolo cilindro, con diametro di dimensione nanometrica e lunghezza maggiore anche di 6 ordini di grandezza. I primi n. a essere prodotti sono stati quelli di carbonio, che ne costituiscono tuttora la categoria largamente più importante. Sono formati da atomi di carbonio con ibridizzazione sp², come quelli che costituiscono la grafite. Possono essere a parete singola (SWCNT, Single walled carbon nanotubes), con diametro tipico di 1÷2 nm, o a parete multipla (MWCNT, Multi-walled carbon nanotubes), con diametro di 10÷30 nm. I primi si possono pensare derivati dal semplice arrotolamento di un foglio di grafite (grafene), mentre i secondi sono costituiti da vari tubi posti uno dentro l’altro. A seconda della modalità con cui si immagina di arrotolare il foglio di grafite, si ottengono n. che si differenziano per l’orientamento degli esagoni grafitici rispetto all’asse del cilindro, con proprietà elettriche significativamente diverse (da metalliche a semiconduttrici). Sebbene la scoperta dei n. di carbonio sia comunemente attribuita a S. Iijima, che li produsse nel 1991 utilizzando la tecnica della scarica ad arco tra elettrodi di grafite in presenza di metalli di transizione, a seguito della risonanza acquisita dalla scoperta sono state rivalutate a posteriori varie pubblicazioni precedenti (la prima del 1952) in cui venivano presentate strutture simili a quelle oggi note con questo nome. Oltre che mediante arco, n. di carbonio possono essere prodotti mediante deposizione chimica da fase vapore, ablazione laser e altre metodiche. I n. di carbonio sono nanomateriali di grande interesse tecnologico in vari settori in virtù delle loro proprietà elettriche, di leggerezza, di resistenza meccanica (superiore a quella dell’acciaio), di inerzia chimica, di conducibilità termica, di resistenza alle alte temperature in assenza di ossigeno, di facilità di emettere elettroni in presenza di campi elettrici, e così via. Inseriti come fase nanometrica dispersa in matrici ceramiche, metalliche o polimeriche, formano materiali nanocompositi dotati di eccezionali proprietà meccaniche. Particolarmente interessanti sono le loro proprietà elettriche ed elettroniche, con applicazioni di grande impatto previste soprattutto nel campo della nanoelettronica: utilizzando n. sono stati realizzati vari dispostivi tra i quali giunzioni p-n e transistor. Oltre ai n. di carbonio, strutture analoghe possono essere formate da altri composti inorganici. Sono noti per es., n. a base di carbonitruri B _xC _yN_z , nitruro di boro BN, solfuri di tungsteno WS₂ e di molibdeno MoS₂, seleniuri e ossidi di vari metalli di transizione_. Alcune simulazioni hanno prospettato la possibilità di costruire anche n. contenenti solo atomi di boro, che per alcune applicazioni tecnologiche sarebbero anche più promettenti di quelli di carbonio.