Q. In the context of ‘Carbon Nanotubes (CNTs)’, which of the following statements are correct?
Select the correct answer using the codes given below:
Q. 'कार्बन नैनोट्यूब (CNTs)’ के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों में से कौन से सही हैं?
निम्नलिखित कूट का उपयोग करके सही उत्तर का चयन कीजिए :
Q. In the context of ‘Carbon Nanotubes (CNTs)’, which of the following statements are correct?
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Q. 'कार्बन नैनोट्यूब (CNTs)’ के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों में से कौन से सही हैं?
निम्नलिखित कूट का उपयोग करके सही उत्तर का चयन कीजिए :
The correct option is C
1, 2 and 4 only
केवल 1, 2 और 4
Explanation:
Carbon nanotubes (CNTs) are cylindrical molecules that consist of rolled-up sheets of single-layer carbon atoms (graphene).
Statement 1 is correct: Carbon Nanotubes are cylindrical molecules consisting of a hexagonal arrangement of hybridized carbon atoms, which may be formed by rolling up a single sheet of graphene (single-walled carbon nanotubes) or by rolling up multiple sheets of graphene (multiwalled carbon nanotubes).
Image: Structure of Carbon Nanotubes
Source: Nanowerk.com
Statement 2 is correct: The rolling-up direction of the graphene layers determines the electrical properties of the nanotubes. The rolling action imposes a distinct direction with respect to the hexagonal lattice and the axial direction. Depending on the relationship between this axial direction and the unit vectors describing the hexagonal lattice, the nanotubes may behave electrically as either a metal or a semiconductor.
Statement 3 is incorrect: They can be used either as single-walled (SWCNT) with a diameter of less than 1 nanometer (nm) or multi-walled (MWCNT), consisting of several concentrically interlinked nanotubes, with diameter reaching more than 100 nm.
Statement 4 is correct: Field emission is associated with the tunneling of electrons from a metal tip into vacuum, under application of a strong electric field. Carbon nanotubes are suitable for field emission because they possess the following properties:
- High aspect ratio
- Small radius of curvature at their tips
- High chemical stability
- High mechanical strength.
व्याख्या:
कार्बन नैनोट्यूब (CNT) बेलनाकार अणु होते हैं जिनमें एकल-परत कार्बन परमाणुओं (ग्राफीन) की संचित शीट (rolled-up sheets) होती हैं।
कथन 1 सही है: कार्बन नैनोट्यूब बेलनाकार अणु होते हैं, जिनमें संकरित कार्बन परमाणुओं की एक षटकोणीय व्यवस्था होती है, जो ग्रेफीन की एकल शीट (एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब) को रोल करके या ग्रेफीन की कई शीट (मल्टीवॉल कार्बन नैनोट्यूब) को रोल करके बनाया जा सकता है।
चित्र : कार्बन नैनोट्यूब की संरचना
स्रोत: Nanowerk.com
कथन 2 सही है: ग्राफीन परतों की रोलिंग-दिशा (rolling-up direction) नैनोट्यूब के विद्युत गुणों को निर्धारित करती है। रोलिंग क्रिया (rolling action) षटकोणीय जालक (hexagonal lattice) और अक्षीय दिशा के संबंध में एक अलग दिशा संबंधित प्रभाव डालती है। षटकोणीय जालक (hexagonal lattice) का वर्णन करने वाले इस अक्षीय दिशा और यूनिट वैक्टर के बीच के संबंधों के आधार पर, नैनोट्यूब एक धातु या अर्धचालक के रूप में विद्युत व्यवहार कर सकते हैं।
कथन 3 गलत है: उनका उपयोग 1-नैनोमीटर (nm) व्यास के साथ एकल-दीवार वाले (SWCNT) या बहु-दीवार वाले (MWCNT) के रूप में किया जा सकता है, जिसमें कई संकेंद्रित नैनोट्यूब शामिल होते हैं, जिनका व्यास 100 nm से अधिक होता है। ।
कथन 4 सही है: क्षेत्र उत्सर्जन एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के अनुप्रयोग के तहत, एक धातु की नोक से निर्वात में इलेक्ट्रॉनों की टनलिंग के साथ जुड़ा हुआ होता है। कार्बन नैनोट्यूब क्षेत्र उत्सर्जन के लिए उपयुक्त हैं क्योंकि इसमें निम्नलिखित गुण हैं:
- उच्च अभिमुखता अनुपात (aspect ratio)
- अपने किनारों पर छोटी त्रिज्या वाली वक्रता
- उच्च रासायनिक स्थिरता
- उच्च यांत्रिक शक्ति।
1, 2 and 4 only
केवल 1, 2 और 4
Explanation:
Carbon nanotubes (CNTs) are cylindrical molecules that consist of rolled-up sheets of single-layer carbon atoms (graphene).
Statement 1 is correct: Carbon Nanotubes are cylindrical molecules consisting of a hexagonal arrangement of hybridized carbon atoms, which may be formed by rolling up a single sheet of graphene (single-walled carbon nanotubes) or by rolling up multiple sheets of graphene (multiwalled carbon nanotubes).
Image: Structure of Carbon Nanotubes
Source: Nanowerk.com
Statement 2 is correct: The rolling-up direction of the graphene layers determines the electrical properties of the nanotubes. The rolling action imposes a distinct direction with respect to the hexagonal lattice and the axial direction. Depending on the relationship between this axial direction and the unit vectors describing the hexagonal lattice, the nanotubes may behave electrically as either a metal or a semiconductor.
Statement 3 is incorrect: They can be used either as single-walled (SWCNT) with a diameter of less than 1 nanometer (nm) or multi-walled (MWCNT), consisting of several concentrically interlinked nanotubes, with diameter reaching more than 100 nm.
Statement 4 is correct: Field emission is associated with the tunneling of electrons from a metal tip into vacuum, under application of a strong electric field. Carbon nanotubes are suitable for field emission because they possess the following properties:
- High aspect ratio
- Small radius of curvature at their tips
- High chemical stability
- High mechanical strength.
व्याख्या:
कार्बन नैनोट्यूब (CNT) बेलनाकार अणु होते हैं जिनमें एकल-परत कार्बन परमाणुओं (ग्राफीन) की संचित शीट (rolled-up sheets) होती हैं।
कथन 1 सही है: कार्बन नैनोट्यूब बेलनाकार अणु होते हैं, जिनमें संकरित कार्बन परमाणुओं की एक षटकोणीय व्यवस्था होती है, जो ग्रेफीन की एकल शीट (एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब) को रोल करके या ग्रेफीन की कई शीट (मल्टीवॉल कार्बन नैनोट्यूब) को रोल करके बनाया जा सकता है।
चित्र : कार्बन नैनोट्यूब की संरचना
स्रोत: Nanowerk.com
कथन 2 सही है: ग्राफीन परतों की रोलिंग-दिशा (rolling-up direction) नैनोट्यूब के विद्युत गुणों को निर्धारित करती है। रोलिंग क्रिया (rolling action) षटकोणीय जालक (hexagonal lattice) और अक्षीय दिशा के संबंध में एक अलग दिशा संबंधित प्रभाव डालती है। षटकोणीय जालक (hexagonal lattice) का वर्णन करने वाले इस अक्षीय दिशा और यूनिट वैक्टर के बीच के संबंधों के आधार पर, नैनोट्यूब एक धातु या अर्धचालक के रूप में विद्युत व्यवहार कर सकते हैं।
कथन 3 गलत है: उनका उपयोग 1-नैनोमीटर (nm) व्यास के साथ एकल-दीवार वाले (SWCNT) या बहु-दीवार वाले (MWCNT) के रूप में किया जा सकता है, जिसमें कई संकेंद्रित नैनोट्यूब शामिल होते हैं, जिनका व्यास 100 nm से अधिक होता है। ।
कथन 4 सही है: क्षेत्र उत्सर्जन एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के अनुप्रयोग के तहत, एक धातु की नोक से निर्वात में इलेक्ट्रॉनों की टनलिंग के साथ जुड़ा हुआ होता है। कार्बन नैनोट्यूब क्षेत्र उत्सर्जन के लिए उपयुक्त हैं क्योंकि इसमें निम्नलिखित गुण हैं:
- उच्च अभिमुखता अनुपात (aspect ratio)
- अपने किनारों पर छोटी त्रिज्या वाली वक्रता
- उच्च रासायनिक स्थिरता
- उच्च यांत्रिक शक्ति।
