Fullerenlerin bir çok egzotik yapısı bulunmaktadır: sıradan küre, koni,tüp ve ayrıca daha fazla karmaşık ve acayip şekiller alabilir. Burada biz en önemli ve en iyi bilinen yapıları biraz tanımlayacağız. Tek duvarlı karbonnanotüpler uzun paketlenmiş graphen yüzeyler gibi düşünülebilir. Daha önce belirlenmiş nanotüplerde, genellikle uzunluğun çapa oranı yaklaşık olarak 1000 olabilir bu yüzden yaklaşık olarak bir boyutlu yapılar gibi düşünülmüş olabilir.
Şekil 1 :Bazı SWNT’ler ile farklı chiral’ler.Yapı farkı tüplerin açık ucunda kolayca gösterilir. a)armchair yapı b) zigzag yapı c) chiral yapı
Daha ayrıntılı bir SWNT (Single Walled Nanotubes : Tek Duvarlı Nanotüpler) iki ayrı bölge ile farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere bağlı olur. Bu birinci tüpün yan duvarıdır ve ikinci tüpün uç tepesidir. Ucu tepe yapıya benzerdir veya C60 gibi küçük bir fullerenden türetilir. C-atomları altıgenler ve beşgenler biçiminde yerleşmiştir. Euler teoreminden kolayca elde edilebilir o on iki beşgenle, yöntemde kapalı bir kafes yapıyı elde etmek lazım ki sadece beşgenler ve altıgenlere bağlı olur.
Euler Teoremi:
f+v=e+2
f: önyüz, v: tepe, e: kenar
Çift numaralı pozitif spektrumun alışılmış izahıf=f5+f6
2e=5f5+6f6
3v=5f5+6f6
2e = 3v -> f5 + f6 + v = 3v/2 + 2
f5=12
v=20+2f6
Bu kombinasyonda bir beşgen ve beş çevreleyen altıgenlerin sonuçlarının bir hacmi kapsayan yüzeyin eğrilik derecesi isteniyordu. Bir ikinci kural yalıtılmış beşgendir bu kural ki fulleren kabuk üzerinde beşgenler uzak olmalı, yöntemde minimal bir bölgesel eğrilikderecesi ve yüzey gerilimi maksimizedir, sonuçta daha kararlı bir yapıdır. En küçük kararlı yapı ki bu yolla üretilmiş olabilir, C60’tır şimdi geniş bir C70 ve benzeridir. Diğer özellikler, tüm fullerenler C-atomlarının bir çift numaralarından oluşur çünkü, bir altıgen ekleyerek iki C-atomu varolan bir yapıya vesile olmuştur.
Bir SWNT’nin başka türlü yapıları da oluşur, bu silindirdir. Bir graphen yüzey belirli bir boyda iken üretilmiştir ki belirli bir yönde paketlenmiştir. Sonuçta silindir simetriktir, silindir kapalı bir biçimde düzenlendiğinde tedbirli bir sette yalnız yöneldiğinde yuvarlayabiliriz (Şekil 1). Graphen yüzeyde seçilmiş olan iki atom, bunlardan biri orijinde oldğuğu gibi yuvarlanır. Yüzey iki atom çakışana kadar yuvarlanır. Vektör gösterimi birinci atoma doğru, diğerinede chiral vektör denir ve bu uzunluk nanotüpün dairesel çevresine eşittir. Nanotüp ekseninin yönü chiral vektöre diktir.
SWNT’ler farklı chiral vektörleri ile optik aktiflik, mekanik kuvvet ve elektrik iletkenliği gibi oldukça ayrı özelliklere sahip olabilir.
Şekil 2: OA vektörüne chiral vektör denir. Vektör Ch=na1+ma2 olarak tanımlanabilir ve zigzag eksen ile chiral açısı yapar. a1 ve a2 vektörleri kafes vektörlerdir.
Şekil 3: Bu şekil bilinen sırasında SWNT’lerin her makul yapısı yatan chiral vektörlerden şekillenmiş olabilir. (n,m) ile n,m tamsayı ve m
Deformasyonlar nanotüp bağlantı noktası ve eğme gibi, bir altıgen ile bir yedigen veya beşgen değiştirilidiğinde oluşabilir. Deformasyonlar içe yada dışa doğru olabilir ve, bu arasında kalan, elektriksel özellikler deformasyonlar tarafından ciddi olarak değiştirilmiştir.
Çeşitli yeni yapılar da sonuçta böyle y-kollu t-kollu veya SWNT bağlantı noktaları gibi kusurlar olabilir.
Şekil 4 : Sol tarafta: y-kolluda kusurlar mavi renktedir. Sağ tarafta:bir yarıiletken SWNT’den metalik bir hale geçiş gösterilmiştir. Beşgenlerin ve yedigenlerin eklenmesi ile değişik yapılar üretilmiştir.
Belli şartlar altında bu kusurlar kontrollü bir yolla gösterilebilir. Kusurlar sonucunda bu özel yapıların özellikleri değişecektir, fakat çift yapıların özellikleri orijinal formlarının özelliklerinden daha çok ilginçtir.
Son bir tip ilginç yapıda nanotüpte, karbon nanotüp ile C60 molekülü ekli sözde bezelye kabuğudur.
Kenan Elibol – KuarkMNB – Tarih: 28.01.2009
Kaynak: http://www.pa.msu.edu
