How big is Nanotubo de carbono?

Un nanotubo de carbono es un tubo hueco y diminuto formado por 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 solo átomo, suele medir alrededor de 1 nanómetro de diámetro. Un nanómetro es una milmillonésima de metro. Los nanotubos son muchísimo más largos que anchos, y su longitud se mide en micrómetros, es decir, en millonésimas de metro.

Tamaño

El valor de 1 nanómetro del explorador es el diámetro de un nanotubo de pared simple típico, medido de un lado a otro del tubo. El ancho 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 encajados uno dentro de otro, por lo que son más anchos. Los que Sumio Iijima describió en 1991 tenían de 2 a unas 50 paredes, y medían desde unos pocos hasta unas cuantas decenas de nanómetros de diámetro.

La longitud también varía. En el estudio de 34 tubos solo se midieron tubos de más de 3 micrómetros de largo, así que la longitud de cada uno era al menos 2,500 veces su ancho.

Comparaciones de tamaño

Unos 80,000 a 100,000 nanotubos de pared simple, puestos uno junto a otro, cubrirían el grosor de un cabello humano, que mide de 0.08 a 0.1 milímetros.
Una buckybola, una esfera cerrada de 60 átomos de carbono, mide alrededor de 1 nanómetro de diámetro, más o menos lo mismo que un nanotubo de pared simple típico.
Si un nanotubo de 1 nanómetro de ancho y 3 micrómetros de largo se ampliara hasta tener el grosor de un cabello humano, 0.1 milímetros, mediría unos 30 centímetros de largo, lo mismo que una regla.

Cómo se descubrieron los nanotubos

Iijima dio a conocer 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 usa para fabricar buckybolas. En el electrodo negativo del arco crecieron tubos en forma de aguja. Vista con un microscopio electrónico, cada aguja resultó ser un conjunto de 2 a unos 50 tubos hechos de láminas de carbono, encajados uno dentro de otro.

En cada tubo, los hexágonos de átomos de carbono se enrollan en espiral a su alrededor. Iijima señaló que haber fabricado estos tubos indicaba que se podían construir estructuras de carbono a escalas mucho mayores que las de las buckybolas.

En 1993, dos equipos dieron a conocer nanotubos de pared simple. Iijima y Toshinari Ichihashi encontraron tubos de alrededor de 1 nanómetro de diámetro. D. S. Bethune y sus colegas, que agregaron cobalto al carbono, encontraron tubos de unos 1.2 nanómetros de diámetro.

Observar un solo nanotubo

Un solo nanotubo es muchísimo más delgado de lo que se puede ver, pero algunos tipos emiten un brillo en el infrarrojo cercano. En un estudio de 2009, un equipo de investigación usó 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, un movimiento que se conoce como movimiento browniano.

A partir de esas flexiones, el equipo descubrió que la rigidez de un nanotubo aumenta con el cubo de su diámetro. Un tubo el doble de ancho es ocho veces más difícil de doblar. Por lo largos que son en proporción a su ancho, por su resistencia y por sus propiedades eléctricas, los nanotubos son muy adecuados para usarse en materiales de ingeniería y en medicina.