I nanotubi di carbonio (in inglese, carbon nanotube , o CNT ) sono una forma allotropa del carbonio appartenente alla famiglia dei fullereni . Sono composti da uno o più fogli di atomi di carbonio arrotolati su se stessi formando un tubo. Il tubo può o non può essere chiuso alle sue estremità da un emisfero. Viene fatta una distinzione tra nanotubi di carbonio a foglio singolo (SWNT o SWCNT, per i nanotubi a parete singola (di carbonio) ) e multistrato (MWNT o MWCNT, per i nanotubi a parete multipla (di carbonio ).
La conduttività elettrica , la conduttività termica e la resistenza meccanica dei nanotubi di carbonio sono notevolmente elevate nella loro direzione longitudinale. Fanno parte dei prodotti derivanti dalle nanotecnologie attualmente utilizzate e commercializzate in vari campi.
Nel 2006, un editoriale di Marc Monthioux e Vladimir Kuznetsov della rivista Carbon descriveva l'origine interessante ma poco conosciuta dei nanotubi di carbonio. Gran parte delle recensioni di ogni genere attribuiscono, erroneamente, la scoperta di tubi su scala nanometrica composti da fogli di grafite a Sumio Iijima ( NEC ) nel 1991. Sebbene le sue pubblicazioni abbiano segnato il punto di partenza dell'interesse per queste strutture, Sumio Iijima non era in realtà il primo ad osservare un nanotubo di carbonio (vedi sotto ), ma comunque sarebbe impossibile sapere chi sia stato il primo a crearne uno. Infatti, dalla scoperta del fuoco circa 500.000 anni fa, esso si verificava già (in piccolissima quantità) nella fuliggine dei focolari, dove, frazionate sotto l'effetto del calore, le molecole di carbonio vedono i loro atomi ricombinarsi in innumerevoli modi, dando a volte salgono a minuscole gocce amorfe, a volte a nanostrutture geodetiche.
La prima effettiva osservazione dei nanotubi sembra risalire al 1952 , quando LV Radushkevich e VM Lukyanovich pubblicarono sul Journal of Physical Chemistry (sovietico) immagini nitide di tubi di carbonio di circa cinquanta nanometri di diametro . Questa scoperta non si è diffusa, poiché l'articolo è stato pubblicato in russo, poiché gli scienziati in Occidente non avevano più, a causa della Guerra Fredda , solo accesso limitato alle pubblicazioni dell'Accademia delle scienze dell'URSS perché non erano più tradotte in inglese .
Come dicevamo, i nanotubi di carbonio sono stati prodotti molto prima di questa data, ma è l'invenzione del microscopio elettronico a trasmissione (TEM) che renderà possibile la visualizzazione diretta di queste strutture.
I nanotubi di carbonio sono stati quindi prodotti e osservati in condizioni diverse, ben prima del 1991. Un articolo di Oberlin, Endo e Koyama pubblicato nel 1976 mostra chiaramente fibre di carbonio cave di dimensioni nanometriche, ottenute con metodi CVD (vedi sotto ). Inoltre, gli autori mostrano un'immagine TEM di un nanotubo costituito da una singola parete. Successivamente, Endo considerò questa immagine come quella di un nanotubo a parete singola.
Inoltre, nel 1979, John Abrahamson presentò le prove dell'esistenza dei nanotubi di carbonio alla 14 ° Conferenza Biennale del Carbonio della State University of Pennsylvania . Alla conferenza, i nanotubi di carbonio sono stati descritti come fibre di carbonio prodotte su un anodo di carbonio dopo aver formato un arco elettrico. Sono state fornite le caratteristiche di queste fibre, nonché ipotesi sulla loro crescita in mezzo azotato a bassa pressione.
Nel 1981, un gruppo di scienziati sovietici pubblicò i risultati della caratterizzazione chimica e strutturale delle nanoparticelle di carbonio prodotte dalla sproporzione termocatalitica del monossido di carbonio . Usando TEM e immagini a raggi X, gli autori hanno suggerito che i loro "cristalli di carbonio tubolari multistrato" sono stati formati avvolgendo strati di grafene in cilindri. Inoltre, supponevano che durante questo avvolgimento fossero possibili diverse disposizioni della rete esagonale di grafene. Hanno preso in considerazione due possibilità: una disposizione circolare (nanotubi di tipo "a sedia") e una disposizione a spirale (nanotubi chirali).
Nel 1993, Sumio Iijima e Donald S. Bethune dell'IBM in California sono riusciti indipendentemente a sintetizzare nanotubi a parete singola. Se Iijima ottiene i suoi nanotubi a parete singola in fase gassosa, Bethune utilizza una tecnica di co-vaporizzazione di carbonio e cobalto.
Esistono due tipi di nanotubi di carbonio:
Si parla anche di nanotubi di carbonio a doppia parete (DWNT o DWCNT) con proprietà a metà tra le due tipologie precedenti.
Un SWNT non supportato ha un diametro compreso tra 0,44 e 6 nanometri per una lunghezza variabile, fino a diversi micrometri .
La struttura di un nanotubo di carbonio a foglio singolo può essere rappresentata da un foglio di grafene arrotolato su se stesso e chiuso o meno alle sue due estremità da una semisfera. Il modo in cui il foglio di grafene è ripiegato su se stesso definisce un parametro, chiamato chiralità , che fissa la struttura del nanotubo. La chiralità permette di caratterizzare i diversi tipi di nanotubi esistenti.
AvvolgimentoIl nanotubo a parete singola può essere modellato avvolgendo su se stesso un foglio di grafene . Questo foglio di grafene ha una struttura del tipo a nido d'ape, di cui si possono dare due vettori di direzione, un 1 e un 2 . Definiamo quindi il vettore di chiralità, C h , asse lungo il quale il grafene si avvolge per formare il nanotubo. Questo vettore può quindi essere scomposto in due componenti, secondo i vettori a 1 e a 2 . Siano m e n gli scalari tali che C h = na 1 + ma 2 .
A seconda del valore di questi due scalari, si possono descrivere tre tipi di avvolgimenti, quindi tre tipi di nanotubi:
Queste differenze di chiralità daranno ai nanotubi di carbonio proprietà diverse. In particolare, per quanto riguarda le proprietà elettriche. Ad esempio, un nanotubo di carbonio di tipo "sedia" ha un comportamento elettrico metallico. Altre chiralità hanno comportamenti da semiconduttore.
finisceSi ottiene così un tubo aperto alle due estremità, che resta quindi da chiudere. Per questo, è necessario introdurre difetti di curvatura nel piano del grafene , questi sono i pentagoni.
Questi pentagoni introducono una curvatura di 112° nel foglio e le leggi matematiche di Eulero mostrano che occorrono un minimo di dodici pentagoni per chiudere il foglio (sei pentagoni a ciascuna estremità del tubo). Gli studi dimostrano che la molecola C 60contiene appunto dodici pentagoni e venti esagoni: è quindi il fullerene più piccolo possibile. Tuttavia, mentre una distribuzione teorica regolare di questi pentagoni risulta in una forma emisferica, molto spesso si osserva una punta di forma conica .
Esistono due modelli per descrivere la struttura dei nanotubi multistrato:
La distanza foglio-foglio è 0,34 nm .
Come in molti materiali, l'esistenza di difetti influisce sulle sue proprietà. Alcuni sono presenti nella geometria del piano del grafene:
Altri esistono nella struttura del nanotubo e si manifestano con la presenza di tubi attorcigliati, rotti o pareti incomplete.
La presenza di difetti nella struttura dei nanotubi di carbonio può essere dimostrata mediante spettroscopia Raman . Il rapporto tra le intensità di picco della banda D (1325 cm −1 ) e della banda G (1580 cm −1 ) dà un'indicazione della qualità del campione considerato. Più piccolo è il rapporto D/G, meno difetti hanno i nanotubi di carbonio. Si considera che se questo rapporto è inferiore a 0,25, i nanotubi di carbonio hanno pochissimi difetti.
Tutti questi difetti ovviamente hanno un impatto significativo sulle proprietà meccaniche, termiche ed elettriche dei nanotubi.
I nanotubi di carbonio stanno generando un enorme interesse sia nella ricerca di base che in quella applicata perché le loro proprietà sono eccezionali sotto molti aspetti. Dal punto di vista meccanico, presentano entrambi un'ottima rigidità (misurata dal modulo di Young ), paragonabile a quella dell'acciaio, pur essendo estremamente leggeri. Da un punto di vista elettrico ed ottico, i nanotubi a foglio singolo hanno la caratteristica del tutto eccezionale di poter essere metallici o semiconduttori a seconda della loro geometria (angolo di avvolgimento del foglio di grafene).
Queste straordinarie proprietà dovrebbero comunque essere moderate perché questi oggetti di dimensioni nanometriche non vengono mai usati da soli ma dispersi in una matrice ospite. Il composito così formato vedrà le sue proprietà meccaniche, elettriche, termiche, ecc. , cambiano a seconda del tasso di incorporazione e della qualità della dispersione. Ad esempio, una matrice polimerica dielettrica vedrà aumentare la sua conduttività elettrica in seguito all'aggiunta di nanotubi di carbonio se viene superata la soglia di percolazione elettrica. Il principale vantaggio dei nanotubi di carbonio è il suo fattore di forma molto elevato (rapporto diametro/lunghezza). Questa particolare forma consente di modificare le proprietà di una matrice ospite con livelli minimi di nanoparticelle. Il tasso di nanotubi di carbonio in un composito finale raramente supera l'1% in massa.
Il modulo di Young dei nanotubi di carbonio è stato teoricamente calcolato tramite simulazioni da diversi team di ricercatori che utilizzano metodi diversi. In letteratura si trovano valori teorici compresi tra 1 e 1,5 TPa . Sperimentalmente, il team di Yu et al. hanno attaccato MWNT alla punta di un microscopio a forza atomica (AFM) per misurare i loro moduli di Young. Sono stati misurati valori variabili da 270 a 950 GPa . Il meccanismo di rottura della "spada nel fodero" è stato dimostrato per i MWNT.
È stato invece dimostrato che in direzione radiale i nanotubi di carbonio sono meno resistenti dal punto di vista meccanico. Da basi semi-empiriche è stato prodotto un diagramma di fase completo che fornisce la transizione alla geometria collassata radialmente in funzione del diametro, della pressione e del numero di pareti del nanotubo.
I nanotubi di carbonio hanno una conduttività termica molto elevata , ma attualmente nessun valore è universalmente accettato. Nel determinare questo valore devono essere presi in considerazione diversi fattori: il tipo di nanotubo (SWNT o MWNT), il numero di pareti, il metodo di misurazione o il tipo di modellazione.
Sono stati pubblicati numerosi studi realizzati per modellazione e danno valori che variano da 200 a 6 600 W m -1 K -1 a temperatura ambiente. Sono stati effettuati studi sperimentali sui soli nanotubi che danno risultati ancora molto variabili, variando tra 2.400 e 3.500 W m -1 K -1 per gli SWNT e tra 200 e 1.400 W m -1 K -1 per i MWNT. Va notato qui che questi valori sono stati ottenuti utilizzando diversi metodi di misurazione e a temperatura ambiente. Lo studio di Li et al. mostra che la conduttività termica degli SWNT è superiore a quella dei MWNT. Per confronto, a temperatura ambiente, il diamante ha una conduttività termica di 2300 W m -1 K -1 e la grafite di 2000 W m -1 K -1 nella direzione degli strati.
Le proprietà elettriche dei nanotubi di carbonio dipendono direttamente dalla loro chiralità . Solo i cosiddetti nanotubi “a sedia” sono conduttori, tutti gli altri sono semiconduttori. Il gap della banda proibita dei nanotubi semiconduttori varia a seconda della loro chiralità e del loro diametro. Se i vettori chirali sono tali che n - m = 3 j dove j è un numero intero diverso da zero, il gap è piccolo e, vista l'agitazione termica , questi nanotubi sono considerati conduttori a temperatura ambiente. Sono stati sviluppati metodi per ordinare i nanotubi in base al loro tipo (metallico vs. semiconduttore) e rendere possibile il targeting di applicazioni specifiche.
Le misurazioni a due o quattro punti su MWNT hanno mostrato valori di conducibilità elettrica a temperatura ambiente tra 10 4 e 10 7 S m -1 . Questa grande variabilità è spiegata dalla complessità di tale misura e dalla diversa geometria dei nanotubi studiati. Per confronto, il valore di conducibilità elettrica del metallo più conduttivo ( argento ) è 6,3 × 10 7 S m -1 . Altri studi hanno dimostrato che i nanotubi di carbonio diventano superconduttori a basse temperature.
Proprietà di emissione di campoI nanotubi possono essere estremamente lunghi rispetto al loro diametro (aspect ratio maggiore di mille). Sottoposte ad un campo elettrico, esporranno quindi un effetto di picco molto forte ( cfr. principio del parafulmine). Con tensioni relativamente basse si possono generare alle loro estremità campi elettrici molto grandi, capaci di strappare gli elettroni dalla materia e di emetterli verso l'esterno; è l'emissione di campo. Questa emissione è estremamente localizzata (all'estremità del tubo) e può quindi essere utilizzata per inviare elettroni in una posizione molto precisa, un piccolo elemento di materiale fosforescente che costituirà ad esempio il pixel di uno schermo piatto. Il materiale fosforescente evacua l'energia ricevuta sotto forma di luce (stesso principio degli schermi a tubo catodico).
L'utilizzo di questa proprietà ha già permesso di produrre prototipi di schermi piatti a nanotubi (Samsung e Motorola).
I nanotubi sono strutture cave, che possono essere riempite con altri composti chimici, rendendoli contenitori chiusi su scala nanometrica.
I nanotubi di carbonio sono relativamente poco reattivi e una modifica chimica della loro superficie spesso coinvolge specie altamente reattive ( forti ossidanti, forti agenti riducenti , specie radicali per esempio). Questo è il motivo per cui negli ultimi anni si è fortemente sviluppata una chimica di innesto di nanotubi basata su interazioni non covalenti (Adsorbimento di tensioattivi, avvolgimento di polimeri, DNA , adsorbimento di pireni , ecc .).
Il nero più materiale mai concepito dall'uomo è un tappeto di nanotubi disposti verticalmente, realizzato dai ricercatori della Rice University attorno al professor Pulickel Ajayan; con un indice di riflettanza dello 0,045%, è trenta volte più scuro del carbonio , che gli consente di assorbire il 99,955% della luce che riceve . Questo albedo è tre volte più alto quello consentito dalla lega nichel-fosforo, che era il materiale considerato il più scuro. Queste invenzioni potrebbero interessare i settori militare, delle comunicazioni, dell'energia ( soprattutto solare ), dell'osservazione, dei coloranti , ecc.
Proprietà dell'elettroluminescenzaI ricercatori IBM hanno riferito di aver emesso con successo luce infrarossa da nanotubi di carbonio semiconduttori posti in una geometria a transistor. I nanotubi non drogati e sottoposti a un campo elettrico generato da un gate possono condurre corrente attraverso elettroni (tensione di gate negativa) o fori (tensione di gate positiva). Se sottoponiamo inoltre il nanotubo a una tensione drain-source (tra le due estremità del tubo), la corrente viene trasportata attraverso fori ad un'estremità e gli elettroni all'altra (transistor ambipolare). Laddove questi due tipi di portatori si incontrano (ad esempio al centro del tubo se la tensione di gate è zero), si ha ricombinazione delle coppie elettrone-lacuna ed emissione di un fotone .
Proprietà di fotoluminescenzaEsistono diversi metodi sintetici. Possiamo citare due famiglie principali: sintesi ad alta temperatura e sintesi a media temperatura, o CVD ( Chemical Vapor Deposition ).
Questo è il metodo preferito per ottenere nanotubi a parete singola. In condizioni di alta temperatura e pressione, il carbonio ( più spesso grafite ) viene evaporato in un'atmosfera di gas raro, solitamente elio o argon .
Diversi metodi Ablazione ad arco elettricoQuesto è il metodo storico utilizzato da Sumio Iijima. Ne fa un arco elettrico tra due elettrodi di grafite . Un elettrodo, l'anodo, si consuma per formare un plasma la cui temperatura può raggiungere i 6000 °C . Questo plasma si condensa sull'altro elettrodo, il catodo, in un deposito gommoso e filamentoso che ricorda una ragnatela molto densa e contiene i nanotubi. È un processo economico e abbastanza affidabile. Tuttavia, il processo è così complesso che alla fine hai poco controllo sul risultato. Inoltre, l'elevata temperatura richiesta per il processo non ha permesso di ottenere una grande quantità di materiale sfruttabile (i nanotubi hanno la tendenza a fondersi parzialmente e ad agglutinarsi).
Ablazione laserQuesto secondo processo di vaporizzazione, sviluppato a partire dal 1992 , consiste nell'ablazione di un bersaglio di grafite con radiazione laser pulsata o continua ad alta energia. La grafite viene vaporizzata o espulsa in piccoli frammenti di pochi atomi. È un processo costoso ma più facile da controllare, che permette di studiare la sintesi e di ottenere solo i prodotti desiderati.
Questo metodo ha permesso di abbassare la temperatura di reazione a 1200 °C .
Sintesi in un forno solareL'energia solare viene infatti concentrata sulla grafite per raggiungere la temperatura di vaporizzazione. Questo processo consente di sintetizzare in media da 0,1 a 1 g di nanotubo per “esperimento”.
Vantaggi e svantaggiBenefici :
Svantaggi:
Un metodo per utilizzare i prodotti di queste sintesi consiste nel disperdere i nanotubi in una soluzione acquosa utilizzando tensioattivi (i nanotubi sono idrofobici ). La dispersione viene estrusa in una soluzione viscosa contenente un polimero che destabilizza la sospensione e porta all'aggregazione dei nanotubi sotto forma di sottili nastri. Questi nastri, spessi pochi micron e larghi pochi millimetri, sono costituiti da nanotubi aggrovigliati che hanno un orientamento preferenziale, dovuto al flusso. Quando questi nastri vengono lasciati asciugare all'aria, si contraggono, l'acqua contenuta in questi nastri viene evacuata per capillarità , fino a formare delle fibre dense, che possono essere utilizzate per applicazioni simili a quelle delle fibre di carbonio.
Iniziamo qui da una fonte di carbonio liquido ( toluene , benzene , cicloesano ) o gas a cui viene aggiunto un precursore metallico. Viene usato frequentemente il ferrocene (C 5 H 10 -Fe-C 5 H 10) (a volte nichelocene C 5 H 10 -Ni-C 5 H 10). La soluzione viene convertita in aerosol (goccioline fini) mentre viene trasportata da un gas nobile (l' argon in genere) in un forno ad una temperatura compresa tra 750 °C e 900 °C . I nanotubi poi “crescono”, o sulla parete di vetro del tubo, o su una piastra di silicio (posizionata per facilitare il recupero dei nanotubi, la piastra dove sono allineati i nanotubi viene recuperata dopo la reazione). Vengono recuperati nanotubi multistrato allineati con una lunghezza di circa 200 µm . Il continuo rifornimento di reagenti costringerà i nanotubi nascenti a occupare il minor spazio possibile, e quindi ad allinearsi tutti in una direzione, la verticale del luogo dove crescono, il che spiega perché otteniamo nanotubi allineati.
Dopo la reazione, i nanotubi contengono ancora impurità (principalmente il metallo di partenza, ferro o nichel ), che devono essere rimosse. I nanotubi vengono quindi “ricotti” (sotto atmosfera di gas inerte, perché la presenza di diossigeno distruggerebbe i nanotubi), che ha l'effetto di aprire i semifullereni alle estremità, lasciando fuoriuscire le impurità. Questa ri-cottura ha anche il vantaggio di rendere i nanotubi ancora più rettilinei, eliminando eventuali difetti (parte di uno strato di grafene “rotto” che fa scontrare i diversi strati).
Nel giugno 2005, i ricercatori del Nanotech Institute dell'Università di Dallas (Texas, Stati Uniti ) e della Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (Csiro, Australia), guidati da Mei Zhang, hanno pubblicato un articolo sulla rivista Science indicando di aver sviluppato un metodo produrre da uno a sette metri al minuto di nanotubi lunghi pochi centimetri e spessi poche decine di nanometri. Questo processo dovrebbe consentire di abbattere la principale barriera all'applicazione di questo materiale, che potrebbe partecipare alla rapida comparsa di nuovi prodotti finiti.
Nel 2005, il team di Ray Baughman presso l' Università del Texas a Dallas negli Stati Uniti ha pubblicato un metodo per produrre fino a dieci metri di nanostriscia al minuto. Sebbene sappiamo come produrre nanonastri da alcuni anni , La loro fabbricazione è stata noiosa e lunga fino ad allora.
Trasparenti, i nanonastri hanno altre proprietà piuttosto spettacolari. Dopo un semplice lavaggio con etanolo , il nastro è spesso solo cinquanta nanometri e un chilometro quadrato pesa solo trenta chilogrammi.
Questa produzione accelerata potrebbe rendere possibile l'utilizzo di nastri di nanotubi in diversi settori, come nell'industria automobilistica (un nastro di nanotubi verrà incollato tra i finestrini delle auto e fornendogli corrente li sbrinarà) o l'industria audiovisiva. per realizzare schermi avvolgibili.
Ricerca in corso Studiare la possibilità di sostituire le lampadine a filamento , normalmente in tungsteno con un nanonastro. A parità di temperatura, il filamento di nanotubi avrebbe un'emissione luminosa maggiore rispetto a quella del tungsteno perché oltre all'emissione di luce dovuta all'effetto corpo nero si aggiunge un effetto di luminescenza . Tuttavia, la commercializzazione di questi bulbi non è prevista prima del 2010 .
Nel mese diaprile 2007, i ricercatori dell'Università di Cincinnati negli Stati Uniti hanno annunciato di aver sintetizzato nanotubi lunghi quasi 2 cm , 900.000 volte la loro sezione trasversale. I ricercatori Vesselin Shanov e Mark Schulz, assistiti dal borsista post-dottorato Yun Yeo Heung e da alcuni studenti, hanno utilizzato il metodo di deposizione chimica di strati sottili di materiali mediante vapore, in una fornace denominata " EasyTube 3000 ". Secondo questi ricercatori, questo è solo l'inizio.
Nel mese di giugno 2013, i ricercatori della Tsinghua University di Pechino, in Cina, hanno annunciato di aver sintetizzato nanotubi di 55 cm . I ricercatori hanno utilizzato il metodo di deposizione chimica da vapore. I nanotubi sintetizzati da questi ricercatori sono costituiti da uno a tre fogli e la loro struttura è presumibilmente perfetta.
Nel mese di settembre 2013, i ricercatori della Stanford University, in collaborazione con IBM, hanno sviluppato il primo computer con un processore costituito da nanotubi di carbonio. Il processore è infatti costituito da nanotubi lunghi da dieci a duecento nanometri. Secondo i ricercatori, questo primo processore è paragonabile all'Intel 4040 , costruito negli anni '70 . Secondo alcuni rappresentanti del settore, questa esperienza è l'inizio di una nuova era di processori.
I nanotubi di carbonio hanno proprietà che suscitano molte speranze industriali, ma - a parte il loro costo elevato - all'inizio e alla fine del loro ciclo di vita in particolare, o in caso di dispersione accidentale, i nanotubi, come altri. , presentano rischi di inquinamento nanometrico . Data la loro piccola dimensione, i nanotubi possono essere facilmente assorbiti dall'organismo, e dato il loro carattere di anello benzenico polimerizzato, la questione dell'intercalazione tra i cicli del DNA e il conseguente alto rischio di cancro è oggetto di discussione.
Il loro impatto sulla salute e sull'ambiente è oggetto di studi. Un articolo Langmuir della American Chemical Society ha recentemente Ha studiato il carattere "cellule killer" di nanotubi di contatto diretto che strappa le membrane cellulari. Recenti studi hanno mostrato somiglianze strutturali tra fibre di nanotubi di carbonio (aghiformi) e fibre di amianto, e confermano i rischi di contrarre il mesotelioma.
Uno studio pubblicato su 4 aprile 2010nella rivista Nature Nanotechnologies indica che i nanotubi di carbonio non sarebbero biopersistenti, come si pensava in precedenza, ma piuttosto che sarebbero degradati da un enzima, la mieloperossidasi (MPO), che attacca questi nanotubi. È prodotto dai neutrofili , che costituiscono la maggior parte dei globuli bianchi .
In Francia :
L'elevata rigidità e l'ampia deformabilità conferiscono loro proprietà di assorbimento dell'energia superiori a quelle dei materiali esistenti, come Kevlar e seta di ragno. Tali fibre potrebbero essere incorporate in materiali protettivi ad alte prestazioni e leggeri (paraurti, giubbotti antiproiettile , ecc .).
Grazie alle loro proprietà fisiche, è probabile che i nanotubi di carbonio vengano utilizzati in molte aree in futuro, tra cui:
Si tratta di sfruttare la cavità protettiva formata dal nanotubo di carbonio: