Karbono-nanohodi: berrikuspenen arteko aldeak

[[Sumio Iijima]] zientzialari japoniarrak 1991. urtean '''karbonozko nanotutuak''' aurkitu zituen [[karbonozko katodo]] batetan. Dena den, XIX. mendearen bukaeran jakina zen [[Zientzialari|zientzialarientzatzientzialari]]entzat [[hidrokarburo]] gaseosoen [[deskonposizio termiko]]ak [[karbonozko zuntz]] edo filamentuak ematen zituela.

Arlo honen inguruan argitalpen desberdinak egin arren, dibulgazioa zaila zen eta [[Materialen zientzia|materialen zientzietan]] adituak zirenek [[Ikatza|ikatzarenikatza]]ren eta [[Altzairu|altzairuarenaltzairu]]aren industrian nanotutuen formazioa ekiditen saiatzen ziren. [[Fisikarien zerrenda|Fisikariak]] gai honetan interesatu zirenean eta [[Komunitatekomunitate zientifikoa|komunitate zientifikoan]]n aurrerapauso nabarmenak eman zirenenean (batez ere [[Mikroskopio elektroniko|SEM mikroskopio elektronikoaren]] sorrera) nanotutuen iraultza heldu zen. [[Fulereno|Fullerenoen]] arrakasta aprobetxatuz, Iijimak [[Nature]] aldizkari ospetsuan egindako publikazioak “[[Nano (argipena)|nano]]”-arloan izugarrizko iraultza suposatu zuen eta horregatik nanotutuen aitzindaritzat hartzen da.

Karbonozko nanotutuak [[Karbono|karbono elementuaren]] [[Alotropia|forma alotropiko]] bat dira, beste alotropo batzuk [[Diamante|diamanteadiamante]]a, [[Grafito|grafitoagrafito]]a edo [[Fulereno|fullerenoak]] izanik. Nano aurrizkiak adierazten duenez, hodiaren diametroa nanometro ordenakoa da. Nanotutu sinpleenak [[Grafeno|grafenozko xafla]] bakarrez osatuta daude, xafla horiek elkarrekin lotuta dauden sei karbonoko eraztunak izanik. Beraz, karbono bakoitzaren [[Hibridazio (kimika)|hibridazioa]] sp² da eta beste hiru karbonorekin lotzen da [[Hexagono|hexagonoakhexagono]]ak eratzeko. Nanotutuetan, grafenozko xaflak hodi gisa bilduta daude bi muturretan C₆₀ fullereno-hemisferioak dituztelarik. Egoera horretan, karbonoen hibridazioa sp² eta sp³ tartekoa da. Xafla bakarreko nanotutuez gain, badaude horma anitzeko nanotutu konplexuagoak ere.

Oro har, horma bakarrekoak SWCNT (Single Walled Carbon Nanotube) bezala ezagutzen dira eta horma anitzekoak ordea, MWCNT (Multiple Walled Carbon Nanotube) laburdura bidez.

<math>Ch= na_1 + ma_2</math>

1992an NEC ikerkuntza laborategiko Thomas Ebbeser eta Pullickel M. Ajayan-ek karbonozko nanotutuen lehenengo fabrikatze metodoa aurkeztu zuten. Metodo hau, 0.5- 40 mm-ko diametroa duten grafitozko 2 elektrodo 20-50 V-ko [[boltaia]] duen elikagai iturri batera konektatzean datza. 2 [[elektrodo]] hauek [[helio]] edo [[Argon|argonezkoargon]]ezko atmosferan daude presio baxuan eta haien artean milimetro batzuk aldenduta daude. 50-120 A-ko korrontea pasaraztean, txinparta bat ateratzen da elektrodoen artean eta [[Plasma (fisika)|plasma]] sortzen da. [[Anodo|Anodoan]]an dagoen karbonoa plasman lurrundu egiten da [[tenperatura]] altua dela eta, baina zati bat berriz ere [[kondentsatu]] egiten da nanotutuak eratuz.

Shinshu Unibertsitateko Morinubo Endo-ek metodo hau barneratu zuen karbonozko nanotutuen sintesian. Metodo honetan, metalezko partikulak (Fe, Cu..) dituzten substratua, atmosfera inertean dagoen labe batean sartzen da eta 700&nbsp;°C ingurura berotzen da. Ondoren, hidrokarburozko gas bat, hala nola, [[Metano|metanoametano]]a labera sartzen da. Gasa deskonposatzean, karbonozko atomoak askatu eta substratuak dituen partikula katalitikoetan ezartzen dira nanotutuak eratzeko.

'''-Tratamendua azidoarekin:''' metal ezpurutasunak kentzeko helburuarekin, azido bat gehitzen da, hala nola, [[Azidoazido klorhidriko|azido klorhidrikoa]]a nanotutuen hormetan atxikituta gelditu diren [[Metal|metalakmetal]]ak disolbatu ahal izateko.

'''-Tratamendu termikoa:''' tenperatura altuak direla eta, [[nanopartikula metaliko]]ak karbonozko nanotutuetatik banandu ahal dira. Izan ere, nanotutuak egonkor izateko tenperatura maximoa nanopartikulen [[sublimazio]] tenperatura baino handiagoa da.

'''-Oxidazio selektiboa:''' metodo honen bitartez karbonozko ezpurutasunak ezabatu ahal dira karbono espezieen [[Erredox erreakzio|oxidazio]] tenperaturetan oinarrituz. Izan ere, karbonozko ezpurutasunak erreaktiboagoak dira [[Oxigeno|oxigenoarenoxigeno]]aren presentzian dituzten akats kantitate handiagatik, hori dela eta [[egonkortasun termiko]] txikiagoa edukiko dute.

Karbonozko nanohodiek ezaugarri elektriko paregabe eta egituraren araberakoak dituzte. Grafeno-planoko (hau da, hodiaren hormako) unitate hexagonalek hodiaren ardatzarekiko duten orientazioaren arabera, nanohodiak, elektrikoki metal edo [[erdieroale]] gisa joka dezake, [[Isolatzaile elektriko|isolatzaileak]] zein [[Supereroankortasun|supereroaleak]] ere izan daitezkeelarik.

Nanotutu metalikoak [[dentsitate elektriko]] altua garraiatu dezakete mugikortasun handiarekin, baita ere [[Elektroi|elektroienelektroi]]en emisio handia egin dezakete [[eremu elektriko]] baten menpean. Beraz korronte elektrikoa garraiatzeko ahalmena dute eta mila milioi A/cm²-ra ailegatu daitezke, [[Kobre|kobrezko alanbre]] arruntak milioi bat A/cm² –ra ailegatzen direnean [[Urtze-puntu|urtzen]] diren bitartean. Aipatzekoa da propietate hauek ez dutela tutuaren luzerarekiko menpekotasunik, ohiko kableetan gertatzen den moduan.

Karbonozko nanotutuen [[Eroankortasun termiko|konduktibitate termikotermikoa]]a 3000 W/mK da eta zenbait ikerkuntzek 6000 W/mK-koa izan daitekeela inguruko tenperaturan aurresan dute, diamantearena baino handiagoa. Bestalde egonkortasun termiko handia aurkezten dute, izan ere, egonkorrak dira 2800º&nbsp;°C-an hutsean eta 750º-an aire librean “microchip”-en alanbre metalikoak 600-1000º&nbsp;°C-tan urtzen diren bitartean.

Halaber, karbonozko nanotutuak oso sendoak eta zurrunak dira, eta nahiko harikorrak. Horma bakarreko nanotutuen kasuan, [[trakzioarekiko erresistentzia]] 50 eta 200 GPa bitartekoa da (gutxi gorabehera, karbono-zuntzena baino magnitude-ordena bat handiagoa). Hain zuzen, horixe da ezagutzen den materialarik sendoena. Bestalde, [[deformazio esfortsu]] oso handien aurrean deformatu daitezke era nabarmen batean eta elastikotasuna mantenduz hautsi barik. [[Elastikotasun modulu|Elastikotasun-moduluaren]] balioa [[Terapascal|terapascaletanterapascal]]etan (TP) neurtzen da, altzairua baino 100 aldiz gogorragoa eta 6 aldiz arinagoak, eta [[Hausturahaustura-deformazio|haustura-deformazioak]]ak %5 eta %20 bitartekoak dira. Horrez gain, nanotutuek nahiko dentsitate baxuak dituzte. Propietate horien arabera, karbonozko nanotutuak etorkizun oparoa du [[Material konposatu|material konpositeen]] [[sendogarri]] gisa.<br />

Aipatutako propietateak direla eta karbonozko nanotutuek hainbat aplikazio dituzte, hala nola; [[Elektrokimika|elektrokimikanelektrokimika]]n, [[Elektronika|elektronikanelektronika]]n, [[Medikuntza|medikuntzanmedikuntza]]n eta [[Industria|industrianindustria]]n besteak beste.

Nanotutuen aplikazio garrantzitsu bat elektrokimikan da, [[superkondentsadore]] moduan [[Hidrogeno|hidrogenoarenhidrogeno]]aren metaketarako eta [[Panel fotovoltaiko|eguzki panelak]] ekoizteko. Izan ere, gainazal handia eta honen [[Erresistibitate elektriko|erresistibitate]] baxua dira arrazoiak.

Superkondentsadore bat elektrolito batean murgildutako eta [[Ioi|ioiekikoioi]]ekiko iragazkorra den mintz batez bananduriko karbonozko bi elektrodoz osatuta dago. Superkondentsadore baten ahalmena bere potentziaren eta metatutako energia dentsitatearen araberakoa da. Karbonozko materialen artean, SWNT-ak gainazal azalera/bolumen erlazio handiena daukatenez bere atomoek elektrodoaren gainazala osatzen dute.

[[Transistore|Trantsistoreen]] arloan, SWNT erdieroaleek garrantzi handia daukate elektroien garraio oso azkarra eragin dezaketelako. Korronte hori aktibatu edo desaktibatu daiteke boltai oso txiki bat erabiliz, nanotutuaren konduktibitatearen aldaketa 10⁶ ordenekoa izanik. Balio hau konparagarria da [[Silizio|siliziozkosilizio]]zko trantsiztoreekin (FET).

Medikuntza arloan ere badute zenbait eginkizun, adibidez [[Osteoporosi|osteoporosiaosteoporosi]]a eta hezur apurtuak duten pertsonetan erabiltzen dira [[Polimero|polimeroekinpolimero]]ekin konbinatuta indarra eta malgutasuna emanez protesiei. Gainera, nerbio zelulak berregituratzeko eta birkonektatzeko erabili daitezke hauekiko daukaten antzekotasuna forma eta tamaina aprobetxatuz. Azkenik, [[Terapiaterapia geniko|terapia genikoan]]an genen garraiatzaile moduan erabili daitezke bere egitura eraldatu ondoren bateragarritasuna lortuz.

Polimeroen kantitate txiki bat gehituz karbonozko nanotutuetan bere propietate elektrikoak aldatzea posiblea da eta horren ondorioz, industriaren zenbait arlotan aplikatu daitezke, adibidez automobiletan, [[Tintatinta eroale|tinta eroaletan]]tan, industria aeroespazialean, kiroletako materialetan eta abar.

Bere azalera handia eta egitura xafladun eta porotsua dela eta [[adsorbatzaile]] moduan ere erabili daitezke zenbait elementu eta substantzia kimiko metatzeko, adibidez, [[nikotina]], [[Alkitran|alkitranaalkitran]]a eta [[Metalmetal astun|metal astunak]]ak eliminatzeko gainazal batetik.