Nanotubos de carbono:
. Introdução
. Produção
. Arco catódico (MWNT, com catalisador SWNT)
. Ablação por laser (catalisador: SWNT)
. Deposição Química na Fase Vapor (catalisador: MWNT
e SWNT)
. Pirólise (MWNT)
. Eletrólise (MWNT)
. Purificação
. Propriedades
. Potenciais Aplicações
Referências:
- M. Terrones, Ann. Rev. Mater. Res. 33 (2003) 419
- MRS Bulletin de abril de 2004
SWNT depositado por CVD
W (0.2 nm)
Exposição a He  remoção do O do ambiente
Fe (1nm)
Pulso de acetileno (5 s) 1000oC
Al (10nm)
SiO2
Exposição a He  esfriamento
Análise do substrato por AES: a) 10 minutos e b) 5 segundos
Análise do substrato por Raman: b) 10 minutos e a) 5 segundos
Raman em materiais à base de carbono
~ 100/500 K
APL 84 (04) 271
Fe
Eletrólise
Processos Homogênos: Spray-pirólise
Fluxo horizontal
Processos em escala industrial:
HiPCo: (High pressure carbon oxide) reação na fase
gasosa usando Fe(Co)5 para obter SWNT – Carbon
Nanotechnologies Inc. (Houston, TX)
SWNT- arc
MWNT-CVD
20 Kg de SWNT/ano
Processos em escala industrial:
. Carbon Nanotechnologies Inc. (Houston, TX)
HiPCo: (High pressure carbon oxide):
“Floating catalyst method”
Alta pressão: 30-100 atmosferas
Alta temperatura: 1050 oC
Reação na fase gasosa usando Fe(Co)5 como catalisador e CO.
SWNT → 450 mg/horas
Nanopartículas
de Fe
O valor ótimo da pressão é
50 atmosferas de CO 
processo limitado por
reações superficiais
Métodos de Purificação
. Tratamentos com ácidos
. Oxidação na fase vapor
. Centrifugação
. Filtração e Cromatografia
Objetivos mínimos:
. remover o catalisador (ácidos)
. remover o carbono amorfo (oxidação)
Partícula metálica removida
Estabilidade dos nanotubos x C60
Partículas metálicas
Diluição e cromatografia
Nanotubos isolados e
uso de propriedades
físico-químicas
templates
Fe
Propriedades mecânicas
Módulo de Young:
- 1-1.8 TPa (diamante ~ 1TPa, fibras de carbono ~ 0.8 TPa) e
depende do método de produção:
- Defeitos reduzem o módulo de Young em até uma ordem
de grandeza:
- descarga em arco > pirolítico
-Medidas com AFM e TEM.
Propriedades mecânicas
Nanoindentador
Tribologia
R. Superfine et al., Nature 397 (1999) 236
Nanotubos: Estrutura
Folha de grafeno
Ch
a1
a2
Vetor chiral (perpendicular ao eixo
do tubo):
Ch = na1 + ma2
Propriedades elétricas
semicondutores
metálicos
Propriedades elétricas

Relações de dispersão para três tipos de nanotubos:
a) (5,5) armchair
b) (9,0) zigzag
Estados
ocupados
c) (10,0) zigzag
A energia do gap ~ 1/d, onde d é o diâmetro do tubo.
Propriedades elétricas
Densidade de estados para nanotubos armchair (8,8); (9,9); (10,10); (11,11). A
densidade de estados é não nula a E=0
Nanotubos
Densidade de
corrente
107 - 109 A/cm2 ~ três ordens de grandeza
maior que no cobre
Condutividade
Térmica
1750-5800 WmK ~ comparável a do diamante
Young Modulus
1 – 1.2 TPa, superior a do diamante
Propriedades elétricas
Espectros Raman para SWNT obtidos a diferentes energias de excitação. De cima para
baixo temos: 0.94 eV, 1.17, 1.58, 1.92 e 2.41 eV.
Propriedades elétricas
C. Lieber et. al. Nature 391 (1998) 62
Propriedades elétricas
Condutância normalizada (V/I) (dI/dV) e curva I-V (inset) medida nos pontos indicados
nas imagesn de STM
Propriedades elétricas
Imagem de nanotubo semicondutor isolado em uma superfície de Au, condutância,
e gap de energia em função do diâmetro do tubo.
Propriedades elétricas
Dados STM
R.E. Smaley et al. Nature 391 (1998) 59
Teoria