Karbon Nanotüpler

Karbon Nanotüplerin Tarihçesi

Karbon nanotüpler ilk olarak 1991 yılında keşfedilmiş ve daha sonra 1993 yılında Iijima ve Ichihashi tarafından 1 nanometre çapında tek duvarlı karbon nanotüp sentezi rapor edilmiştir.

1952 yılında Radushkevich ve Lukyanovich, Journal of Physical Chemistry'de 50 adet karbon nanotüpün net bir görüntüsünü yayınlamışlardır. Ancak bu buluş, o dönem Sovyetler Birliği'ndeki siyasi durum nedeniyle büyük ölçüde göz ardı edilmiştir. Buna rağmen Radushkevich ve Lukyanovich, karbon filamanlarının içi boş olabileceğini ve nano ölçekli çaplara sahip olabileceğini bulmaları ile yani karbon nanotüpleri keşfetmeleriyle tanınmaktadırlar.

John Abrahamson ise 1979'da Pensilvanya Devlet Üniversitesi'nde iki yılda bir düzenlenen 14. Karbon Konferansı'nda karbon nanotüplere ilişkin bazı bilgiler vermiştir. Karbon nanotüpleri, ark deşarjı sırasında bir karbon anot üzerinde üretilen karbon fiberler olarak tanımlamış; bu fiberlerin özelliklerini açıklamış ve düşük basınçlı nitrojen atmosferinde oluştuklarını belirtmiştir.

Karbon nanotüpler hibritleşmiş karbon atomlarının altıgen düzenlenmesinden oluşan karbon allotroplarıdır. Silindirik tüplerle birleştirilirler ve tek bir grafen tabakası veya Van der Waals kovalent olmayan kuvvetler aracılığıyla bağlanan birden fazla grafen tabakasıyla oluşturulabilirler. Tek duvarlı karbon nanotüpler, 1-2 nm çapında yuvarlanmış bir grafen tabakasından oluşurken çok duvarlı karbon nanotüpler çapı 100 nm'ye kadar olan ikiden fazla yuvarlanmış grafen tabakasından oluşmaktadır.

Tek Duvarlı Karbon Nanotüp

Embedded Computing Design

Karbon nanotüpler sahip oldukları yüksek yüzey alanı, gelişmiş iletkenlik, mekanik dayanıklılık, biyouyumluluk, fonksiyonelleştirilebilme gibi özellikleri sayesinde endüstriyel, çevresel ve biyomedikal gibi çeşitli alanlarda yaygın kullanım alanına sahiptir. Ayrıca Karbon nanotüpler; kolayca sentezlenebilmeleri, boyutlarının kontrol edilebilir olması, yüzey kimyası ile spesifik olarak işlevselleştirilebilmeleri gibi özelliklerinden dolayı çok geniş ölçekli alanlarda uygulanabilmektedir.

Karbon Nanotüplerin Kullanım Alanları

Lijima'nın 1991'deki araştırmasından bu yana bilim insanları, mükemmel mekanik ve elektrokimyasal özelliklerinden dolayı birçok uygulama için geliştirilen karbon nanotüplere odaklanmıştır..

Biyomedikal Alanda Uygulamalar

Karbon nanotüpler tıp, ilaç dağıtımı, genetik mühendisliği, biyosensörler ve yapay implantlarda multidisipliner olarak uygulama alanı vaat etmektedir.

Fonksiyonelleştirilmiş Karbon nanotüpler doğaları gereği immünojenik değildir; ancak hücresel geri alımdan sonra monositler, makrofajlar ve dendritid hücreler dahil olmak üzere bağışıklık sistemi hücrelerini aktive etme kapasitesine sahiptir. Ayrıca, tek duvarlı karbon nanotüplerin aşı çalışmalarında bağışıklık uyarıcı adayları ve antijen taşıyıcıları olarak uygulanması önerilmiştir. Ek olarak nano akışkanların ana türü olan nano-süspansiyonlar; ilaç dağıtımı, tıbbi tedavi, hastalık teşhisi, anti-bakteriyelliği sağlama gibi uygulamalarıyla biyomedikal açıdan oldukça işlevseldir.

Karbon nanotüpler (Karbon nanotüpler) kanser tedavisinde en yaygın kullanılan nanopartiküllerden biridir. Karbon nanotüpler hem kanser teşhisinde hem de tedavisinde kullanılmaktadır. Bu konu hakkındaki ilk incelemelerden biri Yang ve arkadaşları tarafından yapılmıştır. Karbon nanotüplerin geniş yüzey, konjugasyon yeteneği ve ilaçların kapsüllenmesi gibi özellikleri sayesinde kanser tedavisi ve teşhisi için iyileştirici bir ajan olduğu belirtilmiştir.

Karbon nanotüplerin ayrıca antimikrobiyal aktivite gösterdiği de bilinmektedir. Karbon nanotüplerin bu özelliği çoklu ilaca dirençli bakteriyel enfeksiyonlar nedeniyle Dünya çapında morbidite ve mortalitedeki endişe verici artış göz önüne alındığında özellikle önemlidir. Karbon nanotüplerin geleneksel antibiyotik tedavilerinden daha etkili ve uygun maliyetli olabileceği ve çoklu ilaca dirençli bakterilerin ortaya çıkışını engelleyecek yüksek potansiyele sahip oldukları düşünülmektedir.

Karbon nanotüpler antimikrobiyal etkinin yanında anti biyofilm özellik de göstermektedir. Karbon nanotüpler biyolojik olarak uyumludur ve ilaç dağıtım sistemleri olarak kullanılabilirler. Bir yüzeye sabitlendiklerinde, süspansiyon halindeyken veya polimer nanokompozitlere gömüldüklerinde biyofilm oluşumunu açıkça sınırlandırabilirler. Ayrıca, Karbon nanotüp yapılarının bir dizi antibiyotiğe bağlandığı ve böylece antibiyotiklerin etkisini arttırdığı gözlenmiştir.

Çeşitli karbon nanotüplere tipik örnekler

Gelecekteki Potansiyel Uygulamalar

Karbon nanotüplerin gücü ve esnekliği, onları diğer nanoölçekli yapıların kontrolünde potansiyel olarak kullanılmalarını sağlayabilir. Bu durum da karbon nanotüplerin gelecekte nanoteknoloji mühendisliğinde önemli bir role sahip olacağını göstermektedir. İleride Karbon nanotüplerin kullanımının mümkün olabileceği alanlar arasında şunlar sayılabilir:

• Esnek Elektronikler: Karbon nanotüplerle daha kırılgan malzemelerden yapılmış mevcut elektroniklerin yerini alabilecek, esnek ve bükülebilir elektronik cihazlar geliştirmek mümkün olacaktır.
• Biyoelektronik Burun: Gelecekte uyuşturucu koklayan köpeklerin yerini, "biyoelektronik burunlar" adı verilen, koku alma reseptör proteinleri ve karbon nanotüp transistörlerinden oluşan malzemelerin alabileceği öngörülmektedir. Charlie Johnson liderliğindeki bir grup araştırmacı, "koklama" yeteneğine sahip bir karbon nanotüp transistörü üzerinde çalışmakta ve biyolojik proteinlerin algılama özelliklerini farelerden elektronik cihazlara aktarmaktadır.
• Nano Hoparlörler: Nano hoparlörlerin mekanizması, gök gürültüsü oluşma sistemine dayanmaktadır. Nano hoparlörlerde, tüplere elektrik akımı uygulandığında hava ısınıp genleşmekte ve bu durum ses dalgalarının oluşmasına neden olmaktadır. Buna termoakustik etki denir ve çalışma şekli standart hoparlörlerden oldukça farklıdır. Geleneksel hoparlörler hava moleküllerindeki titreşimlerden ses üretirken nanohoparlörler hiçbir şekilde titreşim yaymamaktadır.
• Güneş Panelleri: Tek duvarlı karbon nanotüplerin güçlü UV soğurma kapasitesi sayesinde güneş panellerinde kullanılmaları çok umut verici bir uygulama olarak öngörülmektedir. 2007 yılında New Jersey Teknoloji Enstitüsü, karbon nanotüpleri kullanarak güneş pilleri geliştirmiştir. Bu noktadan itibaren, bu güneş pillerinin verimlerini artırmak ve güneş panelleri geliştirmek için çok sayıda çalışma yapılmıştır.
• Hidrojen Depolama: Karbon nanotüplerin elektrik enerjisini depolayabilmelerinin yanı sıra, daha sonra yakıt kaynağı olarak kullanılabilecek hidrojeni depolama kapasiteleri üzerine de bazı araştırmalar yapılmıştır. Küçük karbon nanotüplerin kılcal etkilerinden yararlanılarak içlerindeki gazların yüksek yoğunluklara yoğunlaştırılmasının mümkün olduğu bilinmektedir. Bu durum gazların, özellikle de hidrojenin sıvıya dönüşmeden yüksek yoğunlukta depolanmasına olanak tanımaktadır.

• 
  

  
  

  
  

  çok duvarlı karbon nanotüplerin özellikleri - mwcnts.  

Kaynaklar ve İleri Okuma

• ^ O. T. Gul. (2021). Decoupling The Catalyst Reduction And Annealing For Suppressing Ostwald Ripening In Carbon Nanotube Growth. Applied Physics A, sf: 1-11. doi: 10.1007/s00339-021-04916-9. | Arşiv Bağlantısı
• ^ M. E. David, et al. (2021). Hybrid Materials Based On Multi-Walled Carbon Nanotubes And Nanoparticles With Antimicrobial Properties. Nanomaterials, sf: 1415. doi: 10.3390/nano11061415. | Arşiv Bağlantısı
• ^ a b M. E. David, et al. (2020). Nanomaterials Used In Conservation And Restoration Of Cultural Heritage: An Up-To-Date Overview. Materials, sf: 2064. doi: 10.3390/ma13092064. | Arşiv Bağlantısı
• ^ a b N. Hadidi, et al. (2022). Anti-Infective And Toxicity Properties Of Carbon Based Materials: Graphene And Functionalized Carbon Nanotubes. Microorganisms, sf: 2439. doi: 10.3390/microorganisms10122439. | Arşiv Bağlantısı
• ^ S. Iijima, et al. (1993). Single-Shell Carbon Nanotubes Of 1-Nm Diameter. Nature, sf: 603-605. doi: 10.1038/363603a0. | Arşiv Bağlantısı
• ^ M. Yu, et al. (2002). Strength And Breaking Mechanism Of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load. American Association for the Advancement of Science (AAAS), sf: 637-640. doi: 10.1126/science.287.5453.637. | Arşiv Bağlantısı
• ^ J. Chen, et al. (2021). A Brief Introduction Of Carbon Nanotubes: History, Synthesis, And Properties. Journal of Physics: Conference Series, sf: 012184. doi: 10.1088/1742-6596/1948/1/012184. | Arşiv Bağlantısı
• ^ J. Abrahamson, et al. (1999). Structure Of Carbon Fibres Found On Carbon Arc Anodes. Carbon, sf: 1873-1874. doi: 10.1016/S0008-6223(99)00199-2. | Arşiv Bağlantısı
• ^ Testbook. Carbon Nanotubes: Learn Definition, Properties, Types, Uses Here!. Alındığı Tarih: 29 Eylül 2023. Alındığı Yer: Testbook | Arşiv Bağlantısı
• ^ a b c I. Engineering. 3 Futuristic Uses Of Carbon Nanotubes. (24 Mart 2016). Alındığı Tarih: 29 Eylül 2023. Alındığı Yer: Interesting Engineering | Arşiv Bağlantısı.