Kľúčový rozdiel medzi fullerénovými a uhlíkovými nanorúrkami je ten, že fullerén je alotrop uhlíka, ktorý môže existovať v rôznych tvaroch a veľkostiach, zatiaľ čo uhlíkové nanorúrky sú typom fullerénu s valcovitými tvarmi.
Existujú rôzne typy alotropov uhlíka, ako je diamant, grafit a fullerén. Všetky tieto typy sú chemické štruktúry vyrobené iba z atómov uhlíka.
Čo je fulerén?
Fullerén je typ alotrópu uhlíka, ktorého molekuly atómov uhlíka sú navzájom spojené jednoduchými a dvojitými väzbami, aby vytvorili uzavretú alebo čiastočne uzavretú sieť s kondenzovanými kruhmi s 5 alebo 7 atómami. Táto molekula sa môže vyskytovať ako duté gule, elipsoidy, rúrky alebo iné tvary a veľkosti.
Ak je fullerén topológiou uzavretej siete, neformálne sa označuje empirickým vzorcom Cn, kde n je počet atómov uhlíka. Niekedy niektoré hodnoty pre n predstavujú viac ako jeden izomér. Najznámejším číslom tejto skupiny je buckminsterfulleren. Bol pomenovaný po Buckminsterovi Fullerovi. Preto sú uzavreté fullerény známe aj ako buckyballs, ktoré pripomínajú štandardné lopty asociačného futbalu.
Obrázok 01: Fullerén
Pri zvažovaní vlastností fullerénu je každý atóm uhlíka spojený iba s tromi susednými atómami a tieto väzby sú zmesou jednoduchých a dvojitých kovalentných väzieb. Hybridizácia týchto uhlíkových atómov môže byť uvedená ako sp2. Podľa niektorých výskumných štúdií je možné zvýšiť reaktivitu fullerénu pripojením aktívnych skupín na povrchy.
Čo sú uhlíkové nanorúrky?
Uhlíkové nanorúrky alebo jednoducho nanorúrky sú typom trubice vyrobenej z atómov uhlíka a tieto trubice majú priemery zvyčajne merané v nanometroch. Existujú dva typy nanorúriek ako jednostenné uhlíkové nanorúrky (SWCNT) a viacstenné uhlíkové nanorúrky (MWCNT).
SWCNT možno opísať ako alotropy uhlíka, ktoré sú medziproduktmi medzi fullerénom a plochým grafénom. Tieto nanorúrky si môžeme idealizovať ako výrezy z 2D hexagonálnej mriežky uhlíkových atómov, ktoré sú zvinuté pozdĺž jedného z Bravaisových mriežkových vektorov hexagonálnej mriežky, čím sa vytvorí dutý valec.
Obrázok 02: Jednostenné uhlíkové nanorúrky
Na druhej strane MWCNT pozostávajú z vnorených jednostenných uhlíkových nanorúrok, ktoré sú spolu slabo spojené prostredníctvom Van der Waalsových interakcií v stromovej prstencovej štruktúre. Niekedy ich označujeme ako dvoj- a trojstenné uhlíkové nanorúrky.
Uhlíkové nanorúrky vykazujú pozoruhodnú elektrickú vodivosť. Vykazujú tiež vynikajúcu pevnosť v ťahu a tepelnú vodivosť. Je to spôsobené nanoštruktúrou a silou väzieb medzi atómami uhlíka. Okrem toho môžeme nanorúrky chemicky upravovať.
Aký je rozdiel medzi fulerénovými a uhlíkovými nanorúrkami?
Fullerén je alotrop uhlíka. Môže sa vyskytovať v rôznych tvaroch a veľkostiach, ako sú valcové tvary, guľovité tvary, elipsoidné tvary atď. Kľúčový rozdiel medzi fullerénovými a uhlíkovými nanorúrkami je v tom, že fullerén je alotrop uhlíka, ktorý môže existovať v rôznych tvaroch a veľkostiach, zatiaľ čo uhlíkové nanorúrky je typ fulerénu, ktorý má valcový tvar. Najbežnejšou štruktúrou fullerénu je sférická buckyballová štruktúra, ktorá má uzavretú alebo čiastočne uzavretú sieť s fúzovanými kruhmi s 5 alebo 7 atómami, zatiaľ čo uhlíkové nanorúrky majú rúrkovité štruktúry, v ktorých má každý atóm uhlíka tri kovalentné väzby so susednými atómami.
Zhrnutie – Fullerén vs uhlíkové nanotrubičky
Uhlík je bežný a hojný chemický prvok na Zemi. Môže existovať v rôznych formách známych ako alotropy uhlíka. Fullerén je tiež typ alotropu uhlíka. Kľúčový rozdiel medzi fullerénovými a uhlíkovými nanorúrkami je ten, že fullerén je alotrop uhlíka, ktorý môže existovať v rôznych tvaroch a veľkostiach, zatiaľ čo uhlíkové nanorúrky sú typom fullerénu s valcovým tvarom.
