ננו-צינורית פחמן

ננו-צינורית פחמן (Carbon nanotube, CNT) היא מולקולה גלילית עשויה אטומי פחמן בלבד.
עובייה בננומטרים (ננומטר = מיליארדית המטר), ואורכה יכול להגיע עד מילימטרים, כלומר פי מיליוני פעמים מעובייה.
צינוריות כאלה מופיעות כתוצר לוואי בתהליכים תעשייתיים או מיוצרות במכוון. יש שתי משפחות עיקריות: חד-מעטפתיות (SWCNT) ורב-מעטפתיות (MWCNT).
אלה נחשבות לננו-חומר, חומר זעיר שמשמש בננוטכנולוגיה, ענף של מדע והנדסה שעובד בקנה מידה קטן מאוד.

השם מתאר בדרך כלל צינורית בעלת מעטפת יחידה. היא דקה מאוד ועלולה לקרוס אם תהפוך לעבה מהרגיל.

הננו-צינורית מורכבת מרצף של אטומי פחמן המחוברים בטבעות משושות.
גרפן הוא יריעה דקה של פחמן (שכבה אחת בלבד). אפשר לדמיין ננו-צינורית כמקטע של יריעת גרפן מגולגלת לצינור.
חלק מהצינוריות סגורות בקצותיהן במבנה כיפתי דמוי חצי כדור.

צינוריות רב-מעטפתיות הן סדרת צינורות זה בתוך זה, בדומה לטבעות עץ.
הן יציבות יותר לעתים, וזוכות לקשרים בין המעטפות שנקראים קשרי ואן דר ואלס, כוחות חלשים שמחזיקים חומרים קרובים יחד.

לצינוריות יש חוזק יוצא דופן, תכונות חשמליות שונות ומוליכות חום גבוהה.
תכונות אלה מאפשרות שימושים בננוטכנולוגיה, אלקטרוניקה, אופטיקה והנדסת חומרים.
בנוסף, משתמשים בהן כקצה חוד של מיקרוסקופ מנהור סורק (מכשיר שמראה תמונות של משטחים מאוד קטנים).

החוזק של הננו-צינוריות נובע מקישורים חזקים בין אטומי הפחמן. מבנה הקשרים דומה לזה בגרפיט, והוא חזק מאוד.
הקשרים האלו עושים את החומר קשיח וקל יחסית.

צילומים ראשונים של צינוריות כאלו הופיעו כבר ב-1952 בכתיבה מדעית סובייטית, אך לא זכו לפרסום רב אז.
ב-1976 זיהה אנדו תהליך שיוצר צינוריות באמצעות פאזת אדים, ותהליך זה פותח מאז לייצור מסחרי של צינוריות רב-מעטפתיות.
בשנות ה-80 נערכו מחקרים נוספים, והפריצה הגדולה החלה עם פרסום מרכזי של חברת NEC ב-1991.
לאחר מכן התחיל גל מחקר ופיתוח עולמי בנושא.

ננו-צינורית פחמן היא צינור זעיר עשוי פחמן בלבד.
היא כל כך דקה שמודדים אותה בננומטרים. ננומטר הוא חלק קטן מאוד של מטר.
יש שתי סוגים חשובים: חד-מעטפתית (צינור אחד) ורב-מעטפתית (כמה צינורות אחד בתוך השני).
צינוריות אלו חזקות מאוד, מוליכות חשמל וחום היטב.
מומחים משתמשים בהן בטכנולוגיות קטנות ובקצות מיקרוסקופים שמסתכלים על דברים זעירים.
הגילוי החל כבר ב-1952, אבל הפריצה הגדולה הגיעה אחרי מאמר חשוב ב-1991.

זו צינורית עם מעטפה אחת בלבד. היא מאוד דקה.

זו צינורית עם מספר צינורות מקוננים, כמו טבעות עץ.

הן חזקות וקלות. הן מובילות חום וחשמל.
מכיוון שהן קטנות וחזקות, אפשר להשתמש בהן בטכנולוגיות זעירות.