SWCNT

Així, doncs, parlem de nanotubs monocapa (SWCNT, de l’anglès single-walled carbon nanotubes) quan tenim una sola capa de grafè enrotllada sobre si mateixa, i de nanotubs multicapa (MWCNT, multi-walled carbon nanotubes) quan es presenten diverses capes concèntriques de grafè l’una dins de l’altra, com les nines russes.

FIGURA 2. Comparació entre els diàmetres d’un SWCNT, una pilota d’handbol i la Terra. La pilota d’handbol és 10⁸ vegades més petita que la Terra, i el nanotub de carboni és 10⁸ vegades més petit que la pilota d’handbol.

Els primers nanotubs multicapa (1991) i monocapa (1993) es van preparar mitjançant aquest mètode, però la primera síntesi a gran escala (grams) de SWCNT va ser realitzada en el grup d’Smalley mitjançant la tècnica d’ablació làser el 1996.

Tant en la descàrrega d’arc elèctric com en l’ablació làser s’obtenen MWCNT quan es parteix de grafit pur i SWCNT en presència d’un catalitzador (amb diàmetres d’entre 1 nm i 1,6 nm).

Variant les condicions de síntesi, es poden preparar SWCNT amb diàmetres d’entre 0,4 nm i 5 nm, i la formació de productes secundaris es pot arribar a reduir per sota de l’1 % en pes.

Els diàmetres dels SWCNT obtinguts, que solen ser d’entre 0,7 nm i 1,1 nm, es poden modular controlant la pressió en el reactor i la composició del catalitzador.

El 60 % de la mostra de SWCNT obtinguda per aquest procés està composada per nanotubs de quiralitat (6,5) i (7,5), fet que s’ha determinat a partir de mesures de fluorescència i Raman.

Tanmateix, aquest mètode és problemàtic en el cas dels SWCNT, ja que les partícules metàl·liques utilitzades per a la seva síntesi promouen l’oxidació dels nanotubs a més baixes temperatures.

Per tant, per tal de purificar els SWCNT, el primer que cal fer és eliminar les partícules metàl·liques mitjançant un tractament en medi àcid.

FIGURA 3. Imatges de microscòpia electrònica de dues mostres de nanotubs de carboni en les quals es poden veure nanotubs de carboni monocapa (SWCNT) i de doble capa (DWCNT), així com les impureses més habituals: carboni amorf, nanopartícules de grafit i restes de catalitzador (partícules metàl·liques).

Tot i la gran varietat de compostos que s’havien encapsulat a l’interior dels MWCNT, incloent nitrats, òxids i partícules metàl·liques, va ser necessari esperar cinc anys per trobar el primer exemple de SWCNT plens (1998) [6].