1. Көміртекті нанотүтікшелердің құрылымын графенмен салыстыра отырып түсіндіріңіз.
Графен — бұл бір қабат көміртек атомдарынан тұратын екіөлшемді гексагональді тор. Нанотүтікше — графен қабатының цилиндр тәрізді оралған түрі. Яғни, нанотүтікше — графен парағының кеңістіктегі оралған модификациясы.

2. Неліктен (10,10) хиральдылықтағы нанотүтікшелерге ерекше қызығушылық танытылады?
(10,10) нанотүтікшелер — армчейр (armchair) типіндегі құрылымға ие және олар металл сияқты электрөткізгіш қасиет көрсетеді. Олардың симметриясы мен тұрақтылығы технологиялық қолдануға қолайлы етеді.

3. Нанотүтікшелердің электрөткізгіштік қасиеті олардың құрылымымен қалай байланысады?
Нанотүтікшенің хиральдылық индексіне (n, m) байланысты:

Егер n – m еселігі 3-ке бөлінсе — нанотүтікше металл,
Әйтпесе — жартылайөткізгіш болады.
Осылайша, құрылым мен өткізгіштік тығыз байланысты.

4. “Хиральдылық” деген ұғым нанотүтікшелердің қандай қасиеттерін анықтайды?
Хиральдылық – нанотүтікшенің графеннен оралу бағытын сипаттайтын құрылымдық параметр. Ол нанотүтікшенің симметриясын, электрөткізгіштігін, оптикалық және механикалық қасиеттерін анықтайды.

5. Бірқабырғалы және көпқабырғалы нанотүтікшелердің айырмашылығы:

Бірқабырғалы (SWCNT): бір графен қабатынан тұрады. Жеңіл, диаметрі ~1 нм.
Көпқабырғалы (MWCNT): бірнеше концентрлі қабаттардан тұрады, диаметрі үлкен (~2–100 нм).
Мысал: SWCNT – зертханалық сенсорлар, MWCNT – композиттер өндірісінде.

6. Нанотүтікшелер құрылымындағы бесбұрыш пен жетібұрышты ақаулар:
Мұндай ақаулар түтікшенің түзу емес, қисық немесе тармақталған болуына алып келеді. Бұл олардың механикалық беріктігіне, электрондық қасиеттеріне және функционализация мүмкіндіктеріне әсер етеді.

7. Электрдоғалық және химиялық тұндыру әдістерінің салыстырмасы:

Электрдоғалық:

Артықшылығы – жоғары сапалы нанотүтікшелер.
Кемшілігі – энергия шығыны көп, масштабтау қиын.

Химиялық тұндыру (CVD):

Артықшылығы – арзан, өндірістік масштабта қолданылады.
Кемшілігі – кейде құрылымдық ақаулар көп болады.

8. Нанотүтікшелерді инкапсуляциялау не үшін жүргізіледі?
Нанотүтікшенің ішкі қуысын басқа заттармен толтыру — олардың қасиетін өзгерту немесе заттарды тасымалдау үшін (мысалы, дәрілік заттар, металдар, магнитті бөлшектер). Бұл функционалдық материалдар немесе медицина үшін маңызды.

9. Көміртекті нанотүтікшелерді болашақта қай салада қолдануға болады?
Болашақта нанотүтікшелер электроника (наноқұрылғылар), биомедицина (дәрі тасымалдау), энергия сақтау құрылғылары (батареялар, суперконденсаторлар), құрылыс (жеңіл әрі берік композиттер) сияқты көптеген салаларда кеңінен қолданылуы мүмкін.

10. Қандай құрылымдық факторлар нанотүтікшелердің металл немесе жартылайөткізгіш болуын анықтайды?
Нанотүтікшенің (n, m) хиральдік индексі, яғни графен парағының қалай оралғаны. Егер n – m = 3k (k – бүтін сан), онда нанотүтікше металл болады. Әйтпесе – жартылайөткізгіш.

11. Неліктен нанотүтікшелердің беткі модификациясы олардың жаңа қасиеттерге ие болуына себеп болады?
Беттік модификация нанотүтікшелердің химиялық реакцияларға түсу қабілетін, ерігіштігін, биосәйкестілігін жақсартады. Бұл оларды медицина, сенсорлар және катализ саласында қолдануға мүмкіндік береді.

12. Нанотүтікшелердің X, Y, T-тәрізді тармақталуы:
Бұл күрделі наноқұрылымдар логикалық схемаларда, кванттық есептеу құрылғыларында, молекулалық сымдарда қолданылады. Олар нанотехнология мен электроникада өте жоғары маңызға ие.

13. Нанотүтікшелердің беріктік, серпімділік, жылу және электр өткізгіштік қасиеттері:
Бұл қасиеттер оларды келесі салаларда қолдануға мүмкіндік береді:

авиация және ғарыш (жеңіл әрі берік материалдар)
электроника (нанотранзисторлар, өткізгіштер)
медицина (импланттар, сенсорлар)
энергия сақтау (батареялар, суперконденсаторлар)

14. Нанотүтікшелерді алу үшін катализатор таңдағанда не ескеру керек?

Катализатордың құрамы (Fe, Co, Ni – жиі қолданылады)
Бөлшек өлшемі – диаметр мен қабат санына әсер етеді
Катализатордың тұрақтылығы және арзан болуы
Реакция температурасындағы белсенділігі

15. Көміртекті нанотүтікшелердің экология және биомедицинадағы мүмкіндіктері:

Экологияда: ауыр металдарды сору, су тазарту, ауа фильтрациясы.
Биомедицинада: дәрі жеткізу жүйесі, қатерлі ісікке қарсы тасымалдаушы, биосенсорлар, тін инженериясы.
Бұл бағыттарда нанотүтікшелердің жоғары беттік ауданы мен биоүйлесімділігі маңызды рөл атқарады.