Individualizzazione e separazione di nanotubi di carbonio a parete singola

INTRODUZIONE La scoperta dei nanotubi di carbonio a parete multipla nel 1991 da parte di Sumio Ijima e dei nanotubi a parete singola nel 1993 da parte di Ichihashi et al. e Bethune et al. ha avuto un enorme impatto nella scienza dei materiali e rappresenta sicuramente uno dei momenti che hanno segnato l’inizio della nano scienza e della nanotecnologia. I nanotubi di carbonio sono costituiti da uno o più fogli di grafite (grafene) arrotolati su se stessi. Nel primo caso si parla di nanotubi a parete singola, nel secondo di nanotubi a parete multipla. Le incredibili proprietà meccaniche, elettriche, ottiche e termiche, assieme alla loro dimensione nanometrica ed al loro carattere quantistico unidimensionale, rendono i nanotubi di carbonio rivoluzionari nel campo della scienza dei materiali. Numerosissime applicazioni sono già state dimostrate in vari campi quali: sistemi nano-elettro-meccanici operanti nella banda dei GHz, emettitori di elettroni per uso in schermi a fluorescenza, sensori meccanici, ottici, biosensori, sonde ultrasharp per la microscopia a scansione a sonda, agenti veicolanti per il rilascio intelligente di farmaci, foto anodi in celle solari, etc. La possibilità di miscelare i nanotubi di carbonio con svariati materiali polimerici permette, inoltre, di ottenere materiali compositi innovativi con applicazioni potenziali molto interessanti nel campo dei rivestimenti ad alta resistenza termica o nel campo della fotonica per la realizzazione di assorbitori saturabili in laser impulsati. Nel campo della micro- e nano- elettronica i nanotubi di carbonio si distinguono per le loro proprietà di trasporto balistico e la loro capacità di condurre correnti molto elevate. Nella roadmap per i dispositivi semiconduttori si prevede che i nanotubi possano giocare un ruolo chiave nei prossimi 10 anni per la realizzazione di interconnessioni o di transistor ad effetto di campo (FET). Le dimensioni attuali dei FET sono di 45 nm, con una dimensione di gate di qualche decina di nanometri. Questo rappresenta il limite attuale delle tecniche 1