How big is Nanotubo de carbono?

Un nanotubo de carbono es un tubo diminuto y hueco de átomos de carbono, unidos en un patrón de hexágonos como el de las láminas que forman el grafito. Un nanotubo de pared simple, cuya pared tiene el grosor de un átomo, suele medir aproximadamente 1 nanómetro de diámetro. Un nanómetro es una milmillonésima de metro. Los nanotubos son mucho más largos que anchos, con longitudes que se miden en micrómetros, o millonésimas de metro.

Tamaño

El valor de 1 nanómetro del explorador es el diámetro de un nanotubo típico de pared simple, medido de un lado a otro del tubo. El diámetro varía de un tubo a otro. Un estudio de 34 nanotubos de pared simple midió diámetros de entre 0,7 y 1,2 nanómetros.

Los nanotubos de pared múltiple son varios tubos anidados unos dentro de otros, por lo que son más anchos. Los que describió Sumio Iijima en 1991 tenían de 2 a unas 50 paredes y medían de unos pocos a unas pocas decenas de nanómetros de diámetro.

La longitud también varía. El estudio de los 34 tubos midió únicamente tubos de más de 3 micrómetros de longitud, de modo que cada uno era al menos 2 500 veces más largo que ancho.

Comparaciones de tamaño

Entre unos 80 000 y 100 000 nanotubos de pared simple, colocados uno al lado del otro, abarcarían un cabello humano, que mide entre 0,08 y 0,1 milímetros de ancho.
Una buckybola, una bola cerrada de 60 átomos de carbono, tiene aproximadamente 1 nanómetro de diámetro, más o menos el mismo ancho que un nanotubo típico de pared simple.
Si un nanotubo de 1 nanómetro de ancho y 3 micrómetros de largo se agrandara hasta el grosor de un cabello humano, es decir, 0,1 milímetros, tendría unos 30 centímetros de largo, la longitud de una regla.

Cómo se encontraron los nanotubos

Iijima informó de los nanotubos de carbono en la revista Nature el 7 de noviembre de 1991. Los fabricó con un arco eléctrico, un método parecido al que se usó para fabricar buckybolas. En el electrodo negativo del arco crecieron tubos en forma de aguja. Al observarlos con un microscopio electrónico, cada aguja resultó ser un conjunto de entre 2 y unos 50 tubos de láminas de carbono, anidados unos dentro de otros.

Los hexágonos de átomos de carbono de cada tubo se enrollan alrededor de él en espiral. Iijima señaló que el hecho de haber fabricado estos tubos sugería que se podían construir estructuras de carbono a escalas mucho mayores que las de las buckybolas.

En 1993, dos equipos informaron de nanotubos de pared simple. Iijima y Toshinari Ichihashi encontraron tubos de aproximadamente 1 nanómetro de diámetro. D. S. Bethune y sus colegas, que añadieron cobalto al carbono, encontraron tubos de aproximadamente 1,2 nanómetros de diámetro.

Observar un solo nanotubo

Un solo nanotubo es demasiado fino para verse, pero algunos tipos emiten un brillo en el infrarrojo cercano. En un estudio de 2009, los investigadores usaron ese brillo para filmar nanotubos individuales en agua con un microscopio de fluorescencia. Los tubos se doblaban de un lado a otro mientras el líquido que los rodeaba los sacudía al azar. Este movimiento se llama movimiento browniano.

A partir de esa flexión, los investigadores averiguaron que la rigidez de un nanotubo crece con el cubo de su diámetro. Un tubo con el doble de diámetro es ocho veces más difícil de doblar. Su gran longitud en relación con su ancho, su resistencia y sus propiedades eléctricas hacen que los nanotubos sean muy adecuados para usos en materiales de ingeniería y en medicina.