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 सा सही है?
निम्नलिखित कूट का प्रयोग कर सही उत्तर का चयन कीजिए:
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).
Figure: Structure of Carbon Nanotubes
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 a 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:
व्याख्या:
कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) बेलनाकार अणु होते हैं जिनमें एकल-परत कार्बन परमाणुओं (ग्राफीन) की रोल्ड-अप चादरें होती हैं।
कथन 1 सही है: कार्बन नैनोट्यूब बेलनाकार अणु होते हैं जिनमें संकरित कार्बन परमाणुओं की एक षट्कोणीय व्यवस्था होती है, जो ग्रेफीन (एकल दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब) की एक शीट को रोल करके या ग्राफिन की कई चादरों (मल्टीवॉल कार्बन नैनोट्यूब) को रोल करके बनाई जा सकती है।
चित्र: कार्बन नैनोट्यूब की संरचना
कथन 2 सही है: ग्राफीन परतों की रोलिंग-अप दिशा नैनोट्यूब के विद्युत गुणों को निर्धारित करती है। रोलिंग क्रिया षट्कोणीय जाली और अक्षीय दिशा के संबंध में एक अलग दिशा आरोपित करती है। इस अक्षीय दिशा और षट्कोणीय जाली का वर्णन करने वाले इकाई वेक्टर के बीच संबंधों के आधार पर, नैनोट्यूब विद्युत रूप से धातु या अर्धचालक के रूप में व्यवहार कर सकते हैं।
कथन 3 गलत है: इसका उपयोग या तो एकल-दीवार (SWCNT) के रूप में 1 नैनोमीटर (nm) से कम के व्यास के साथ या बहु-दीवार वाले (MWCNT) के रूप में किया जा सकता है, जिसमें कई संकेंद्रित रूप से जुड़े नैनोट्यूब होते हैं, जिनका व्यास 100 nm से अधिक होता है।
कथन 4 सही है: क्षेत्र उत्सर्जन, एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के अंतर्गत, धातु की नोक से निर्वात में इलेक्ट्रॉनों की टनलिंग के साथ जुड़ा होता है। कार्बन नैनोट्यूब क्षेत्र उत्सर्जन के लिए उपयुक्त होते हैं क्योंकि उनके पास निम्नलिखित गुण हैं: