Carbon nanocone
கார்பன் நானோகோன்கள் என்பது கூம்பு கட்டமைப்புகள் ஆகும், அவை முக்கியமாக கார்பனில் இருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவை குறைந்தபட்சம் ஒரு பரிமாணத்தை ஒரு மைக்ரோமீட்டர் அல்லது சிறிய வரிசையில் கொண்டுள்ளன. நானோகோன்கள் ஒரே அளவிலான உயரம் மற்றும் அடிப்படை விட்டம் கொண்டவை; இது அவற்றின் விட்டத்தை விட மிக நீளமான முனை நானோ வயர்களிலிருந்து அவற்றை வேறுபடுத்துகிறது. நானோகோன்கள் இயற்கையான கிராஃபைட்டின் மேற்பரப்பில் நிகழ்கின்றன. பிளாஸ்மா டார்ச்சுடன் ஹைட்ரோகார்பன்களை சிதைப்பதன் மூலமும் வெற்று கார்பன் நானோகோன்களை உற்பத்தி செய்யலாம். எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி கூம்புகளின் தொடக்க கோணம் (உச்சி) தன்னிச்சையாக இல்லை என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது, ஆனால் சுமார் 20 டிகிரி, 40 டிகிரி மற்றும் 60 டிகிரி மதிப்புகளை விரும்புகிறது. இந்த அவதானிப்பு மூடப்பட்ட கிராஃபீன் தாள்களால் ஆன கூம்பு சுவரின் மாதிரியால் விளக்கப்பட்டது, அங்கு தடையற்ற இணைப்புக்கான வடிவியல் தேவை இயற்கையாகவே அரை-தனித்துவமான தன்மை மற்றும் கூம்பு கோணத்தின் முழுமையான மதிப்புகளுக்கு காரணமாக இருந்தது. ஒரு தொடர்புடைய கார்பன் நானோஃபார்ம் ஒற்றை-சுவர் கார்பன் நானோஹார்ன் ஆகும், இது பொதுவாக 80-100 nm அளவில் திரட்டல்களை உருவாக்குகிறது. சுதந்திரமாக நிற்கும் வெற்று கூம்புகள் வரலாறு மற்றும் தொகுப்பு கார்பன் நானோகோன்கள் ஒரு தொழில்துறை செயல்முறையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன, அவை ஹைட்ரோகார்பன்களை கார்பன் மற்றும் ஹைட்ரஜனாக சிதைக்கின்றன, பிளாஸ்மா டார்ச் 2000 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் பிளாஸ்மா வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. இந்த முறை பெரும்பாலும் க்வெர்னர் கார்பன் பிளாக் & ஹைட்ரஜன் செயல்முறை (சிபிஹெச்) என்று குறிப்பிடப்படுகிறது, மேலும் இது ஒப்பீட்டளவில் "உமிழ்வு இல்லாதது", அதாவது, சிறிய அளவிலான காற்று மாசுபடுத்திகளை உருவாக்குகிறது. சில குறிப்பிட்ட, உகந்த மற்றும் காப்புரிமை பெற்ற நிலைகளில், திட கார்பன் வெளியீட்டில் சுமார் 20 சதவீதம் கார்பன் நானோகோன்கள், 70 சதவீதம் தட்டையான கார்பன் வட்டுகள் மற்றும் 10 சதவீதம் கார்பன் கருப்பு ஆகியவை உள்ளன. ஹைட்ரோகார்பன்களின் பிளாஸ்மா உதவியுடன் சிதைவு நீண்ட காலமாக அறியப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, கார்பன் ஃபுல்லரீன்களின் உற்பத்திக்கு. உகந்ததாக இல்லாவிட்டாலும், இது சிறிய அளவிலான கார்பன் நானோகோன்களை உற்பத்தி செய்கிறது, அவை ஏற்கனவே 1994 ஆம் ஆண்டில் ஒரு எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி மூலம் நேரடியாகக் காணப்பட்டன, மேலும் அவற்றின் அணு அமைப்பு கோட்பாட்டளவில் அதே ஆண்டில் வடிவமைக்கப்பட்டது. மாடலிங் திறந்த கார்பன் கூம்பு ஒரு மூடப்பட்ட கிராஃபீன் தாள் மாதிரியாக இருக்கலாம். சிரமம் இல்லாத, தடையற்ற மடக்குதலைக் கொண்டிருப்பதற்காக, ஒரு துறையை தாளிலிருந்து வெட்ட வேண்டும். அந்த பிரிவு n × 60° கோணத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், அங்கு n = 1,., 5. எனவே, இதன் விளைவாக வரும் கூம்பு கோணம் குறிப்பிட்ட, தனித்துவமான மதிப்புகளை மட்டுமே கொண்டிருக்க வேண்டும் α = 2 ஆர்க்சின் (1−n/6) = 112.9 °, 83.6 °, 60.0 °, 38.9 °, மற்றும் n = 1,., 5 க்கு முறையே 19.2 °. கிராஃபீன் தாள் கார்பன் அறுகோணங்களால் மட்டுமே ஆனது, அவை தொடர்ச்சியான கூம்பு தொப்பியை உருவாக்க முடியாது. ஃபுல்லரீன்களைப் போலவே, வளைந்த கூம்பு முனையை உருவாக்க பென்டகன்களைச் சேர்க்க வேண்டும், அவற்றின் எண்ணிக்கை அதற்கேற்ப n = 1,., 5 ஆகும். கண்காணிப்பு எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி அவதானிப்புகள் தனித்த கூம்பு கோணங்களின் மாதிரி கணிப்பை உறுதிப்படுத்துகின்றன. இரண்டு சோதனைக் கலைப்பொருட்கள் பரிசீலிக்கப்பட வேண்டும்ஃ (i) எலக்ட்ரான் கற்றை கீழ் மோசமாக கடத்தும் கார்பன் மாதிரிகளை சார்ஜ் செய்தல், இது படங்களை மங்கச் செய்கிறது மற்றும் (ii) ஒரு நிலையான மாதிரி சாய்வில் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி அவதானிப்புகள் இரு பரிமாண திட்டத்தைத் தருகின்றன, அதே நேரத்தில் ஒரு 3D வடிவம் தேவைப்படுகிறது. கூம்புகளை ஒரு சில நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட உலோக அடுக்குடன் பூசுவதன் மூலம் முதல் தடையை சமாளிக்க முடியும். இரண்டாவது சிக்கல் வடிவியல் வடிவ பகுப்பாய்வு மூலம் தீர்க்கப்படுகிறது. கூம்புகளின் எண்ணிக்கை குறித்த குறிப்பிடத்தக்க புள்ளிவிவரங்களுடன் இணைந்து, இது அரை-தனித்துவமான உச்ச கோணங்களை உருவாக்குகிறது. வரையறுக்கப்பட்ட அளவீட்டு துல்லியம் மற்றும் அதன் நீளத்தில் கூம்பு தடிமனின் சிறிய மாறுபாடு காரணமாக அவற்றின் மதிப்புகள் கணிப்பிலிருந்து சுமார் 10 சதவீதம் விலகிச் செல்கின்றன. கூம்பு சுவரின் தடிமனின் முழுமையான மதிப்பு 10 முதல் 30 நானோமீட்டர் வரை மாறுபடும், ஆனால் சில நானோகோன்களுக்கு 80 நானோமீட்டர் வரை பெரியதாக இருக்கலாம். கூம்பு சுவர்களின் கட்டமைப்பை தெளிவுபடுத்த, எலக்ட்ரான் விலகல் வடிவங்கள் வெவ்வேறு கூம்பு நோக்குநிலைகளில் பதிவு செய்யப்பட்டன. அவர்களின் பகுப்பாய்வு சுவர்களில் உருவமற்ற கார்பனால் மூடப்பட்ட வரிசைப்படுத்தப்பட்ட பொருளின் 10-30% இருப்பதாகக் கூறுகிறது. உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி, வரிசைப்படுத்தப்பட்ட கட்டத்தில் கிராஃபீனின் கிட்டத்தட்ட இணையான அடுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது. சுமார் 2700 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் கூம்புகளை அனீல் செய்வதன் மூலம் உருவமற்ற பின்னத்தை நன்கு வரிசைப்படுத்தப்பட்ட கிராஃபைட்டாக மாற்றலாம். சிபிஹெச் செயல்முறையால் உற்பத்தி செய்யப்படும் திறந்த கார்பன் நானோகோன்களின் குறிப்பிடத்தக்க அம்சம் நேரான சுவர்கள் மற்றும் வட்ட அடித்தளங்களுடன் அவற்றின் கிட்டத்தட்ட சிறந்த வடிவமாகும். இலட்சியமற்ற கூம்புகளும் காணப்படுகின்றன, ஆனால் இவை விதிவிலக்குகள். அத்தகைய ஒரு விலகல் ஒரு "இரட்டை" கூம்பு ஆகும், இது ஒரு கூம்பு அதன் முனையிலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட உச்ச கோணத்துடன் (எ. கா. 84°), ஆனால் பின்னர் திடீரென்று உச்ச கோணத்தை மாற்றியது (எ. கா. 39° வரை) அதன் மேற்பரப்பில் ஒரு புள்ளியில், இதனால் கூம்பின் கவனிக்கப்பட்ட குறுக்குவெட்டில் ஒரு முறிவை உருவாக்குகிறது. மற்றொரு முரண்பாடு என்னவென்றால், விரிவாக்கப்பட்ட காபி வடிகட்டியைப் போல (தட்டையான வடிவம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது) உச்சி ஒரு புள்ளியில் இருந்து ஒரு கோடு பகுதிக்கு நீட்டிக்கப்பட்ட கூம்பு ஆகும். பிற கூம்புகள் கார்பன் கூம்புகளும் 1968 முதல் அல்லது அதற்கு முன்பே, இயற்கையாக நிகழும் கிராஃபைட்டின் மேற்பரப்பில் காணப்படுகின்றன. அவற்றின் தளங்கள் கிராஃபைட்டுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் அவற்றின் உயரம் 1 முதல் 40 மைக்ரோமீட்டருக்கும் குறைவாக மாறுபடும். அவற்றின் சுவர்கள் பெரும்பாலும் வளைந்திருக்கும் மற்றும் ஆய்வகத்தில் தயாரிக்கப்பட்ட நானோகோன்களை விட குறைவான வழக்கமானவை. அவற்றின் உச்ச கோணத்தின் விநியோகமும் 60 டிகிரியில் ஒரு வலுவான அம்சத்தைக் காட்டுகிறது, ஆனால் 20 டிகிரி மற்றும் 40 டிகிரியில் எதிர்பார்க்கப்படும் பிற சிகரங்கள் மிகவும் பலவீனமானவை மற்றும் பெரிய கோணங்களுக்கு விநியோகம் ஓரளவு அகலமானது. இந்த வேறுபாடு இயற்கையான கூம்புகளின் வெவ்வேறு சுவர் கட்டமைப்புக்கு காரணமாகும். அந்த சுவர்கள் ஒப்பீட்டளவில் ஒழுங்கற்றவை மற்றும் ஏராளமான கோடு குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளன (நேர்மறை-வெட்ஜ் வேறுபாடுகள்). இது ஒரு தடையற்ற கூம்புக்கான கோணத் தேவையை உடைக்கிறது, எனவே கோணப் பரவலை விரிவுபடுத்துகிறது. அதிநவீன தங்க ஊசிகளை மூடுவதற்கு சாத்தியமான பயன்பாடுகள் கார்பன் நானோகோன்கள் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன. இத்தகைய ஊசிகள் அவற்றின் அதிக இரசாயன நிலைத்தன்மை மற்றும் மின் கடத்துத்திறன் காரணமாக ஸ்கேனிங் ப்ரோப் நுண்ணோக்கியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் தங்கத்தின் அதிக பிளாஸ்டிசிட்டி காரணமாக அவற்றின் முனைகள் இயந்திர தேய்மானத்திற்கு ஆளாகின்றன. ஒரு மெல்லிய கார்பன் தொப்பியைச் சேர்ப்பது அதன் பிற பண்புகளை தியாகம் செய்யாமல் முனையை இயந்திர ரீதியாக உறுதிப்படுத்துகிறது. குறிப்புகள் கார்பன் நானோ துகள்கள்