ננו-צינורית אי-אורגנית

ננו-צינורית אי-אורגנית היא מולקולה גלילית המורכבת לעיתים קרובות מתחמוצות מתכת או קבוצה של שלושה ניטרידים ודומים מבחינה מורפולוגית לננו-צינוריות פחמן. ננו-צינוריות אי-אורגניות נצפו להתרחש באופן טבעי בחלק ממשקעים מינרליים. כמה שנים לאחר שציין לינוס פאולינג את האפשרות של 8 שכבות מעוקלות במינרלים כבר ב-1930, כמה מינרלים כמו אזבסט לבן המכונה כריסוטיל, ואימוגוליטים , הוכחו למעשה כבעלי מבנה צינורי. הצינור האי-אורגני הראשון סונטז על ידי החוקר רשף טנא ואחרים ממכון ויצמן למדע, אשר דיווחו על סינתזה של צינורות המורכבים מדיסולפיד וטונגסטן בשנת 1992. בשנים האחרונות סונתזו ננו-צינוריות מחומרים אי-אורגניים רבים, כגון תחמוצת ונדיום תחמוצת מנגן, והם נחקרים עבור יישומים כמו זרזים חמצון-חיזור ואלקטרודת חומרים עבור סוללות.

 היסטוריה והופעה 
ננו צינוריות אי-אורגניים הם מולקולות גליליות המורכבות לעיתים קרובות מתחמוצות של מתכת, או קבוצה III-Nitrides ומורפולוגיה שדומה לננו צינוריות פחמן. צינוריות אי-אורגניים נצפו להתרחש באופן טבעי בחלק משקעים מינרליים.

כמה שנים אחרי שציין לינוס פאולינג את האפשרות של שכבות מעוקלות במינרלים כבר ב-1930, כמה מינרלים כמו אזבסט לבן (או כריסוטיל) ואימוגוליטים הוכחו כבעלי מבנה צינורי. עם זאת, הצינוריות האי-אורגניות הסינתטיות הראשוניות לא נודעו עד ייצורן על ידי החוקר רשף טנא וחוקרים אחרים.

ננו-צינורית אי-אורגנית דומות מבחינה מורפולוגית לננו-צינוריות פחמן ונצפים בחלק ממרבצי המינרלים הטבעיים. מבנים סינתטיים מסוג זה דווחו לראשונה על ידי קבוצת רשף טנא ("Reshef Tenne") בשנת 1992. חומרים-צינורות ננו אורגניים אופייניים לחומרים מוצקים עם שכבות דו־ממדיות כגון טונגסטן (IV), גופרית (WS2), מוליבדן דו- גופרתי (MoS2). בשנת 2007, מדענים סינים הודיעו על הקמת מעבדה של צינורות נחושת-ביסמוט.

 מאפיינים ויישומים פוטנציאלים 
צינורות אורגניים הם חומר אלטרנטיבי לחקר צינורות פחמן טובים יותר, המראים יתרונות כגון גישה סינתטית קלה וגבישים גבוהים, אחידות טובה ופיזור, מוליכות חשמלית מוגדרת מראש בהתאם להרכב החומר ההתחלתי ומורפולוגיה דמוית מחט, הידבקות למספר פולימרים, עמידות גבוהה והשפעה. לכן הם מועמדים טובים להיות חומרי מילוי עבור פולימרים מורכבים עם תכונות תרמיות, מכניות, חשמליות משופרות. יישומי היעד עבור סוג זה של חומרים מורכבים הם חומרים לניהול חום, מפיצי חשמל אלקטרוסטטי, חומרי הגנה ללבוש וכדומה. צינורות אי-אורגניים הם כבדים יותר מצינורות פחמן, לא חזקים נגד מתח, אבל חזקים במיוחד בדחיסה.

חוזק מכני של סיבים תאיים ניתן להגדיל לפי סדר גודל על ידי הוספת 0.1% wt בלבד של צינורות TMCH, ומדידה של מוליכות חשמלית של פוליאסטר מתכלה טבול עם צינורות TMCH גילה התנהגות מסובכת עם סף נמוך ביותר לחלחול.

צינורות אי-אורגניים חלולים, יש אפשרות למלאם בחומר נוסף, לשמר או להנחות אותו למיקום הרצוי או ליצור מאפיינים חדשים בחומר מילוי אשר מוגבל בתוך קוטר ננומטר בקנה מידה.

תוספת של צינורות טונגסטן לשרף אפוקסי משפרות את ההדבקה, את הקשיחות ואת קצב שחרור האנרגיה. הבלאי של צינוריות אפוקסי היה נמוך יותר מזה של אפוקסי טהור בשמונה פעמים.

 יישומים ביו-רפואיים 
צינורות דיסולפיד טונגסטן נחקרו כחומרי לחיזוק לשיפור התכונות המכניות של ננו-תרכובות פולימריות מתכלות עבור יישומי הנדסת רקמות עצם. תוספת של 0.02% משקל של צינורות דיסולפיד טונגסטן שיפרה באופן משמעותי את תכונות מכני דחיסה, יותר מאשר צינורות פחמן. זה ייחס פיזור מוגבר של צינורות דיסולפיד טונגסטן במטריצת פולימר המאפשרת העברת עומס מתוך מטריצת ננו-מבנה המשמשת כבסיס. בשנים האחרונות, צינורות סונתזו מחומרים אי-אורגניים רבים, כגון תחמוצת ונדיום תחמוצת מנגן, והם נחקרים עבור יישומים כמו זרזים חימצון-חיזור ואלקטרודת חומרים עבור סוללות.

 מקורות 
 Ahmadi A, Beheshtian J, Hadipour NL (2011) Interaction of NH3 with aluminum nitride nanotube: Electrostatic vs. covalent. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 43 (9):1717-1719
 Beheshtian J, Baei MT, Peyghan AA, Bagheri Z (2012) Electronic sensor for sulfide dioxide based on AlN nanotubes: a computational study. J Mol Model 18:4745-4750, 10.1007/s00894-012-1476-2
 Harris, P.F.J. (2002). Carbon nanotubes and related structures (1st ed.). Cambridge University Press. pp. 213–32.
 Pauling L (1930). "The Structure Of The Chlorites". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 16(9): 578–82. doi:10.1073/pnas.16.9.578. PMC 526695
 Bates; et al. (1950). "Tubular Crystals of Chrysotile Asbestos". Science. 111 (2889): 512–513
 Cradwick et all (1972). "Imogolite, a Hydrated Aluminium Silicate of Tubular Structure". Nature Physical Science. 240: 187–189.
 Tenne R, Margulis L, Genut M, Hodes G (1992). "Polyhedral and cylindrical structures of tungsten disulphide". Nature. 360 (6403): 444–446.
 Peter J. F. Harris; Peter John Frederich Harris (12 November 2001).
 R. Tenne (2002). "Fullerene-like materials and nanotubes from inorganic compounds with a layered (2-D) structure". Colloids and Surfaces A. 208 (1–3): 83–92
 A. Zak; L. Sallacan Ecker; N. Fleischer; R. Tenne (2011).
 G. Radovsky; R. Popovitz-Biro; M. Staiger; K. Gartsman; C. Thomsen; T. Lorenz; G. Seifert; R. Tenne (2011). "Synthesis of Copious Amounts of SnS2 and SnS2/SnS Nanotubes with Ordered Superstructures". Angew. Chem. Int. Ed. 50: 12316–12320.
 S.I. Na; S.S. Kim; W. K. Hong; J.W. Park; J. Jo; Y.C. Nah; T. Lee; D.Y. Kim (2008). "Fabrication of TiO2 nanotubes by using electrodeposited ZnO nanorod template and their application to hybrid solar cells". Electrochimica Acta. 53 (5): 2560–2566.
 A. Kis; D. Mihailovic; M. Remskar; A. Mrzel; A. Jesih; I. Piwonski; A. J. Kulik; W. Benoit; L. Forro (2003). "Shear and Young's Moduli of MoS2 Nanotube Ropes"
 M. Krause; A. Mucklich; A. Zak; G. Seifert; S. Gemming (2011). "High resolution TEM study of WS2 nanotubes". Physica Status Solidi (b). 248 (11): 2716–2719
 Y. Q. Zhu; H. W. Kroto (2003). "Shock-Wave Resistance of WS2 Nanotubes". J. Am. Chem. Soc. 125 (5): 1329–1333
 ApNano Materials Announces Major Breakthrough in Industrial Nanotube Production for Bullet Proof Vests
 Chemical and Engineering News. 83 (35): 30–33. August 2005
 S.J. Chin; P. Hornsby; D. Vengust; D. Mihailović; J. Mitra; P. Dawson; T. McNally (2011). "Composites of poly(ε-caprolactone) and Mo6S3I6 Nanowires". Polymers for Advanced Technologies. 23: 149–160.
 E. Zohar; S. Baruch; M. Shneider; H. Dodiu; S. Kenig; D.H. Wagner; A. Zak; A. Moshkovith; L. Rapoport; R. Tenne (2011)
 C. S. Reddy; A. Zak; E. Zussman (2011). "WS2 nanotubes embedded in PMMA nanofibers as energy absorptive material". J. Mater. Chem. 21 (40): 16086–16093
 R. Kreizman; A. N. Enyashin; F. L. Deepak; A. Albu-Yaron; R. Popovitz-Biro; G. Seifert; R. Tenne (2010). "Synthesis of Core-Shell Inorganic Nanotubes". Adv. Funct. Mater. 20 (15): 2459–2468
 Lalwani G, Henslee AM, Farshid B, Parmar P, Lin L, Qin YX, Kasper FK, Mikos AG, Sitharaman B (2013)

הערות שוליים

2018 05
קטגוריה:כימיה אי-אורגנית