неорганические нанотрубки

Термин

неорганические нанотрубки

Термин на английском

inorganic nanotubes

Синонимы

нанотубулены, неуглеродные нанотрубки, нанотубулярные структуры

Аббревиатуры

Связанные термины

биомиметические наноматериалы, углеродные нанотрубки

Определение

полые квазиодномерные структуры диаметром от 5 до 100 нм на основе неорганических веществ и материалов.

Описание

Первые неуглеродные нанотрубки на основе WS₂ были получены в 1992 году [1]. В настоящее время синтезированы нанотрубки на основе оксидов и сульфидов d - элементов (WS₂, MoS₂, TiO₂, VO_x, CuO, Al₂O₃, SiO2 и.т.д), а также нитридов (BN).
Неуглеродные нанотрубки могут быть получены с использованием темплатного метода [2], осаждения из газовой фазы, а также в результате гидротермальной обработки [3] и т.д.
C использованием внешнего темплата на основе мезопористого оксида алюминия, поликарбонатных мембран и др. могут быть получены тубулярные структуры различного состава, однако стенка таких нанотрубок не монокристаллична.
С использованием гидротермальной обработки могут быть получены многостенные оксидные и сульфидные нанотрубки, модель образования которых можно представить схемой 3D?2D?1D. Например, трёхмерный кристалл ТiO₂, реагируя с раствором щелочи, образует ламинарную двумерную структуру (2D), которая изгибается, чтобы совместить ненасыщенные связи краевых атомов. При дальнейшем закручивании образуется структура в форме свитка или нанотрубка, образованная вставленными друг в друга концентрическими цилиндрами (форма "матрешки"). Обычно продукт представляет собой смесь обеих форм нанотубуленов.
В отличие от углеродных нанотрубок, концы нанотубуленов всегда открыты, что обусловлено механизмом их образования.

Образование нанотубулярных структур может наблюдаться также при анодном окислении ряда металлов в присутствии реагентов, способных к селективному растворению оксидной пленки. После быстрого первоначального образования оксидного слоя на поверхности металла процессы образования оксида и его растворения (травления) начитают протекать с сопоставимой скоростью. При этом наиболее интенсивное травление происходит вблизи дефектов и неоднородностей оксидной пленки; скорость травления оксида на острие образующейся поры также значительно выше, чем в ее устье, что и приводит в результате к образованию системы цилиндрических пор, пронизываающих в ряде случаев оксидную пленку на всю ее толщину.

Неуглеродные нанотрубки в зависимости от их морфологии, удельной поверхности и особенностей кристаллического и электронного строения материала могут использоваться в катализе, в качестве чувствительных элементов сенсорных устройств и в качестве электродных материалов новых химических источников тока [3,4].

Авторы

• Гольдт Анастасия Евгеньевна, к.х.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Ссылки

1. Tenne R., Margulis L., Genut M. and Hodes G. Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulphide. // Nature - V. 360, 1992 - p. 444
2. Ogihara H., Sadakane M., Nodasaka Y., Ueda W. Shape-Controlled Synthesis of ZrO2, Al2O3, and SiO2 Nanotubes Using Carbon Nanofibers as Templates // Chem. Mater. - Vol. 18, No. 21, 2006
3. Нанотехнологии. Азбука для всех. Под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. — 368 с.
4. Григорьева А.В., Аникина А.В., Тарасов А.Б., Гудилин Е.А., Кнотько А.В, Волков В.В., Дембо К.А.,Третьяков Ю.Д. Микроморфология и структура нанотрубок на основе оксида ванадия (V). // ДАН Химия - т.410, №4, 2006 - С. 482
5. Tenne R. Inorganic Nanotube Materials / Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd., 2000 URL: http://www1.elsevier.com/homepage/sai/emsatinfo/site/Emsat_re/site/PDFsamples/emr509020.pdf

Иллюстрации

Нанотрубка на основе оксида ванадия, полученная гидротермальной обработкой кристаллического оксида ванадия с гексадециламином-1, использованным в качестве молекулярного темплата. Источник: Grigorieva A.V., Goodilin E.A., Anikina A.V., Kolesnik I.V., Tretyakov Yu.D. The role of surfactants in vanadium oxide nanotubes formation. Mendeleev Communication, 2008, Vol.18, № 2, P.71

Теги

Разделы

Нанотрубки и нанопроволоки
Искусственные (синтетические) низкоразмерные объекты

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)