Geum.ru

«Фуллерены углеродные нанотрубки графен»

Вид материалаДокументы

Содержание


2.5Токсичность нанотрубок
2.6Применение нанотрубок
2.6.1Потенциальные области применения нанотрубок
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

2.5Токсичность нанотрубок


Как сообщают ученые из Йельского Университета (Yale University), прямое взаимодействие нанотрубок с клеточными мембранами ведет к их повреждению и гибели клетки.

Опыты ученых проводились на культуре достаточно распространенной бактерии кишечной палочки – E. coli. Бактерии E. Coli подвергались обработке нанотрубками в течение часа, в результате чего большая часть бактерий погибла.

В целом результаты токсикологических тестов в отношении углеродных нанотрубок неутешительны. Иногда нанотрубки даже сравнивают с асбестом, во многих случаях ответственным за возникновение онкологических заболеваний легких (длинные и тонкие волокна асбеста, попадая в легкие, судя по всему, не разрушаются, и становятся причиной воспалительного процесса, последствия которого проявляются спустя много лет). Специальный обзор по токсичности углеродных нанотрубок — учитывающий и исследования на животных, и лабораторные исследования — опубликовал Лам Чувинг (Chiu-Wing Lam), член токсикологической группы NASA и сотрудник Джонсоновского центра космических исследований (Johnson Space Center) в Хьюстоне штата Техас. Он и его коллеги пришли к выводу, что углеродные нанотрубки способны «запускать» воспалительный процесс в легких. 

Однако исследовательская группа Джин-Ву Кима (Jin-Woo Kim) из Университета Арканзаса совместно с группой Владимира Жарова (Vladimir Zharov) из Университета Медицинских наук Арканзаса обнаружили, что методики получения изображения опухолей и слежения за инфекционными заболеваниями улучшаются при «обшивке» контрастов из углеродных нанотрубок золотом. Золотая обшивка понижает токсичность нанотрубок, усиливая при этом контрастный эффект и позволяя тем самым использовать меньшее количество контраста.

2.6Применение нанотрубок


В основе многих технологических применений нанотрубок лежит такое их свойство, как высокая удельная поверхность (в случае однослойной нанотрубки около 600 кв. м. на 1/г), что открывает возможность их использования в качестве пористого материала в фильтрах и т.д.

Материал нанотрубок с успехом может использоваться в качестве несущей подложки для осуществления гетерогенного катализа, причем каталитическая активность открытых нанотрубок заметно превышает соответствующий параметр для замкнутых нанотрубок.

Возможно использование нанотрубок с высокой удельной поверхностью в качестве электродов для электролитических конденсаторов с большой удельной мощностью.

Углеродные нанотрубки хорошо себя зарекомендовали в экспериментах по использованию их в качестве покрытия, способствующего образованию алмазной пленки. Как показывают фотографии, выполненные с помощью электронного микроскопа, алмазная пленка, напыленная на пленку нанотрубок, отличается в лучшую сторону в отношении плотности и однородности зародышей от пленки, напыленной на С60 и С70.

Такие свойства нанотрубки, как ее малые размеры, меняющаяся в значительных пределах в зависимости от условий синтеза, электропроводность, механическая прочность и химическая стабильность, позволяют рассматривать нанотрубку в качестве основы будущих элементов микроэлектроники. Расчетным путем доказано, что введение в идеальную структуру нанотрубки в качестве дефекта пары пятиугольник–семиугольник изменяет ее электронные свойства. Нанотрубка с внедренным в нее дефектом может рассматриваться как гетеропереход металл-полупроводник, который, в принципе, может составить основу полупроводникового элемента рекордно малых размеров.

Нанотрубки могут служить основой тончайшего измерительного инструмента, используемого для контроля неоднородностей поверхности электронных схем.

Интересные применения могут получить нанострубки при заполнении их различными материалами. При этом нанотрубка может использоваться как в качестве носителя заполняющего ее материала, так и в качестве изолирующей оболочки, предохраняющей данный материал от электрического контакта, либо от химического взаимодействия с окружающими объектами.

2.6.1Потенциальные области применения нанотрубок

  • Механические применения: сверхпрочные нити, композитные материалы, нановесы;
  • Применения в микроэлектронике: транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы;
  • Для создания соединений между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках;
  • Капиллярные применения: капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов, нанопипетки;
  • Оптические применения: дисплеи, светодиоды;
  • Медицина. В частности, изготовление искуственных мышц. Управление искусственными мышцами осуществляется при помощи электрических сигналов – точно также, как функционирует «живая» мышечная ткань;
  • Миниатюрными датчики для обнаружения молекул в газовой среде или в растворах с ультравысокой чувствительностью — при адсорбции на поверхности нанотрубки молекул её электросопротивление, а также характеристики нанотранзистора могут изменяться. Такие нанодатчики могут использоваться для мониторинга окружающей среды, в военных, медицинских и биотехнологических применениях.
  • Трос для космического лифта;
  • Водные суспензии углеродных нанотрубок, содержащие отдельные трубки, открывают интересные перспективы для целого ряда новых применений, связанных с электро- и теплопроводностью. Пример – мат для обогрева, сотканный из мультифиламентной нити марки CNTEC, произведённой компанией Kuraray Living. В силу своей электропроводимости эта ткань обеспечивает равномерное выделение тепла по всей поверхности.