نمایش مبدأ برای سنتز نانو لوله‌های کربنی

[[پرونده:Mutr-nanotubes1.jpg|بندانگشتی| پودر نانولوله‌های کربنی]]
روش‌های تخلیه الکتریکی، کند و سوز لیزری، گسست ناهمگن مونوکسیدکربن فشار بالا و [[انباشت بخار شیمیایی|انباشت شیمیایی بخار]] (CVD) برای تولید انبوه [[نانولوله کربنی|نانولوله‌های کربنی]] توسعه یافته‌اند.

بیشتر این فرایندها در خلأ یا با گازهای فرآیندی صورت می‌گیرد. تولید نانو لوله‌های کربتی با روش انباشت بخار شیمیایی (CVD) می‌تواند هم در خلأ و هم در فشار جوی رخ دهد. برای [[تولید انبوه]] نانو لوله‌ها می‌توان از این روش‌ها استفاده کرد.

مدرن بودن در تجزیه و رشد پیوسته، نانولوله‌های کربنی را از نظر تجاری ماندنی می‌کند

== انواع روش‌های سنتز نانولوله‌های کربنی ==
=== تخلیه الکتریکی ===
نانولوله‌ها در سال ۱۹۹۱ در دوده کربن [[الکترود]]های گرافیتی در هنگام تخلیه الکتریکی، با استفاده از جریان ۱۰۰ [[آمپر]] که برای تولید [[فولرن]]‌ها تنظیم شده بود مشاهده شدند.<ref>{{Cite journal|last=Iijima|first=Sumio|year=1991|title=Helical microtubules of graphitic carbon|journal=Nature|volume=354|issue=6348|pages=56–58|bibcode=1991Natur.354...56I|doi=10.1038/354056a0}}</ref> اولین تولید [[مقیاس ماکروسکوپیک|ماکروسکوپی]] نانولوله‌های کربنی در سال ۱۹۹۲ توسط دو محقق در آزمایشگاه تحقیقات بنیادی [[ان‌ای‌سی|NEC]] انجام شد. روش مورد استفاده همان روش سال ۱۹۹۱ بود. در طی این فرایند، کربن موجود در الکترود منفی به دلیل تخلیه زیاد تصعید می‌شود.

بازده مفید این روش تا ۳۰٪ از وزن است. از این روش دو نوع نانو لوله تک و چند جداره با طول حداکثر ۵۰ میکرومتر با نقص ساختاری کم تولید می‌شود.<ref name="nanotubes for electronics">{{Cite journal|last=Collins|first=P.G.|year=2000|title=Nanotubes for Electronics|url=https://archive.org/details/sim_scientific-american_2000-12_283_6/page/67|journal=[[Scientific American]]|volume=283|issue=6|pages=67–69|bibcode=2000SciAm.283f..62C|doi=10.1038/scientificamerican1200-62|pmid=11103460}}</ref> در روش تخلیه الکتریکی از دماهای بالا (بالاتر از ۱۷۰۰ درجه سانتی گراد) برای سنتز نانولوله‌های کربنی استفاده می‌شود. در این روش، انبساط نانولوله‌های کربنی (CNT)ها با عیوب ساختاری کمتری در مقایسه با سایر روش‌ها انجام می‌شود.<ref>{{Cite journal|last=Eatemadi|first=Ali|last2=Daraee|first2=Hadis|last3=Karimkhanloo|first3=Hamzeh|last4=Kouhi|first4=Mohammad|last5=Zarghami|first5=Nosratollah|last6=Akbarzadeh|first6=Abolfazl|last7=Abasi|first7=Mozhgan|last8=Hanifehpour|first8=Younes|last9=Woo Joo|first9=Sang|year=2014|title=Carbon nanotubes: properties, synthesis, purification, and medical applications|journal=Nanoscale Research Letters|volume=9|issue=1|pages=1–13|bibcode=2014NRL.....9....1L|doi=10.1186/1556-276X-9-1|pmc=3895740|pmid=24380376}}</ref>

=== کند و سوز لیزری ===
در روش کند و سوز لیزری، [[لیزر تپی|لیزر پالسی]] گرافیت را در یک راکتور دما بالا همزمان با وارد کردن گاز بی اثر به داخل مخزن بخار می‌کند. با متراکم شدن کربن بخار شده، نانولوله‌ها بر روی سطوح سرد راکتور ایجاد می‌شوند. ممکن است یک سطح خنک شده با آب برای جمع‌آوری نانو لوله‌ها در سیستم وجود داشته باشد.

این فرایند توسط دکتر [[ریچارد اسمالی]] و همکارانش در [[دانشگاه رایس]]، که در زمان کشف نانولوله‌های کربن، مشغول انفجار فلزات به وسیله لیزر بودند و مولکول‌های مختلف فلز را تولید می‌کردند، توسعه داده شد. وقتی از وجود نانولوله‌ها شنیدند، فلزات را با گرافیت جایگزین کردند تا نانولوله‌های کربنی چند جداره ایجاد کنند. بعداً در همان سال این تیم برای سنتز نانولوله‌های کربنی تک جداره از کامپوزیتی از ذرات کاتالیزور گرافیت و فلز استفاده کرد (بهترین بازده از مخلوط [[کبالت]] و نیکل بود).<ref>{{Cite journal|last=Guo|first=Ting|last2=Nikolaev|first2=P|last3=Thess|first3=A|last4=Colbert|first4=D|last5=Smalley|first5=R|year=1995|title=Catalytic growth of single-walled nanotubes by laser vaporization|url=http://www.orgchem.science.ru.nl/molmat/mm-web/education/caput-college/ChemPhysLett-1995-243-49.pdf|journal=Chem. Phys. Lett.|volume=243|issue=1–2|pages=49–54|bibcode=1995CPL...243...49B|doi=10.1016/0009-2614(95)00825-O|archive-url=https://web.archive.org/web/20110724164437/http://www.orgchem.science.ru.nl/molmat/mm-web/education/caput-college/ChemPhysLett-1995-243-49.pdf|archive-date=24 July 2011}}</ref>

روش کند و سوز لیزری لیزر حدود ۷۰٪ بازده دارد و در درجه اول نانولوله‌های کربنی تک جداره با قطر قابل کنترل تعیین شده توسط [[دما]]<nowiki/>ی واکنش تولید می‌کند. این روش گرانتر از تخلیه الکتریکی یا انباشت شیمیایی بخار است.<ref name="nanotubes for electronics"/>

معادله قابل استفاده برای دینامیک تعدادی چرخه پالس نوری با توجه به حل معادله بولتزمن بدون برخورد برای باند الکترون‌های رسانا نانولوله‌های کربنی نیمه رسانا در شرایطی بدست آمد که محیط با نانولوله‌های کربنی دارای [[ضریب شکست]] فضایی مدوله شده باشد.<ref>{{Cite journal|last=M.B. Belonenko|display-authors=etal|year=2014|title=Few cycle pulses in the bragg medium containing carbon nanotubes|url=http://nanojournal.ifmo.ru/en/wp-content/uploads/2014/10/NPCM55P644.pdf|journal=Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics|volume=14|issue=5|page=644}}</ref>

=== مشعل پلاسما ===
نانولوله‌های کربنی تک جداره می‌توانند با استفاده از روش [[مشعل پلاسما|پلاسمای حرارتی]] سنتز شوند، که برای اولین بار در سال ۲۰۰۰ در INRS در وارنس [[کانادا]] توسط اولیویه اسمیلجانیچ اختراع شد. در این روش، هدف ایجاد شرایط شبیه شرایط حاکم در روش‌های [[تخلیه بار الکتریکی|تخلیه الکتریکی]] و [[کند و سوز لیزری]] است، اما برای تأمین کربن لازم به جای بخارات گرافیت از گاز حاوی کربن استفاده می‌شود. با این کار، رشد SWNT بازده بیشتری دارد (تجزیه گاز می‌تواند ۱۰ برابر کمتر از تبخیر گرافیت انرژی مصرف کند). روند کار نیز به صورت پیوسته و کم هزینه است. مخلوط گازی آرگون، اتیلن و [[فروسن]] به مشعل پلاسمای مایکروویو وارد می‌شود و توسط پلاسما با فشار اتمسفر که شعله قوی دارد اتمی می‌شود. بخارات ایجاد شده توسط شعله حاوی SWNT، نانو ذرات فلزی و کربنی و کربن بی‌شکل است.<ref>{{Cite journal|last=Smiljanic|first=Olivier|last2=Stansfield|first2=B.L.|last3=Dodelet|first3=J. -P.|last4=Serventi|first4=A.|last5=Désilets|first5=S.|date=22 April 2002|title=Gas-phase synthesis of SWNT by an atmospheric pressure plasma jet|journal=Chemical Physics Letters|volume=356|issue=3–4|pages=189–193|bibcode=2002CPL...356..189S|doi=10.1016/S0009-2614(02)00132-X}}</ref><ref>{{Cite web|last=Smiljanic|first=Olivier|title=Method and apparatus for producing single-wall carbon nanotubes|url=http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-bool.html&r=4&f=G&l=50&co1=AND&d=PTXT&s1=7,591,989&OS=7,591,989&RS=7,591,989|website=US Patent|access-date=۱۴ مه ۲۰۲۱|archive-date=۱۲ فوریه ۲۰۱۹|archive-url=https://web.archive.org/web/20190212131214/http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-bool.html&r=4&f=G&l=50&co1=AND&d=PTXT&s1=7,591,989&OS=7,591,989&RS=7,591,989|url-status=dead}}</ref>

روش دیگر برای تولید نانولوله‌های کربنی تک جداره به وسیله مشعل پلاسما استفاده از روش [[پلاسمای حرارتی القایی]] است که در سال ۲۰۰۵ توسط گروه‌هایی از دانشگاه شربروک و [[شورای تحقیقات ملی کانادا]] اجرا شد.<ref>{{Cite journal|last=Kim|first=K.S.|last2=Cota-Sanchez|first2=German|last3=Kingston|first3=Chris|last4=Imris|first4=M.|last5=Simard|first5=Benoît|last6=Soucy|first6=Gervais|year=2007|title=Large-scale production of single-wall carbon nanotubes by induction thermal plasma|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volume=40|issue=8|pages=2375–2387|bibcode=2007JPhD...40.2375K|doi=10.1088/0022-3727/40/8/S17}}</ref> این روش از این نظر مشابه تخلیه الکتریکی است که هم از گاز یونیزه برای رسیدن به دمای بالای لازم برای بخار شدن مواد حاوی کربن و هم از کاتالیزورهای فلزی لازم برای ایجاد نانولوله استفاده می‌شود. پلاسمای حرارتی توسط جریان‌های نوسانی با فرکانس بالا در یک سیم پیچ ایجاد می‌شود و در جریان گاز بی اثر نگه داشته می‌شود. به‌طور معمول، کربن سیاه و ذرات فلز کاتالیزور به عنوان مواد اولیه به داخل پلاسما تغذیه می‌شود و سپس سرد می‌شود و نانولوله‌های کربنی تک جداره ایجاد می‌شود. توزیع‌های مختلف قطر نانولوله‌های کربنی تک جداره می‌تواند سنتز شود.

=== انباشت شیمیایی بخار (CVD) ===
[[پرونده:PICT0111.JPG|بندانگشتی| نانولوله‌هایی که توسط پلاسما ایجاد می‌شوند باعث افزایش رسوب شیمیایی بخار می‌شوند]]
انباشت فاز بخار کاتالیزوری کربن در سال 1952<ref name="CVD">{{Cite journal|last=Радушкевич|first=Л. В.|year=1952|script-title=ru:О Структуре Углерода, Образующегося При Термическом Разложении Окиси Углерода На Железном Контакте|url=http://nanotube.msu.edu/HSS/2006/4/2006-4.pdf|journal=Журнал Физической Химии|language=ru|volume=26|pages=88–95}}</ref> و ۱۹۵۹ گزارش شد<ref>{{Cite journal|last=Walker Jr.|first=P. L.|last2=Rakszawski|first2=J. F.|last3=Imperial|first3=G. R.|year=1959|title=Carbon Formation from Carbon Monoxide-Hydrogen Mixtures over Iron Catalysts. I. Properties of Carbon Formed|journal=J. Phys. Chem.|volume=63|issue=2|pages=133–140|doi=10.1021/j150572a002}}</ref> اما در سال 1993<ref>{{Cite journal|last=José-Yacamán|first=M.|last2=Miki-Yoshida|first2=M.|last3=Rendón|first3=L.|last4=Santiesteban|first4=J. G.|year=1993|title=Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure|journal=Appl. Phys. Lett.|volume=62|issue=6|page=657|bibcode=1993ApPhL..62..657J|doi=10.1063/1.108857}}</ref> نانولوله‌های کربنی با این فرایند ایجاد شدند. در سال ۲۰۰۷، محققان [[دانشگاه سینسینتی|دانشگاه سین سیناتی]] (UC) فرایندی را برای رشد آرایه‌های نانولوله کربنی همسو با طول ۱۸ میلی‌متر بر روی سیستم رشد نانولوله‌های کربنی FirstNano ET3000 ایجاد کردند.<ref>{{Cite news|title=UC Researchers Shatter World Records with Length of Carbon Nanotube Arrays|date=27 April 2007|last=Beckman|first=Wendy|publisher=University of Cincinnati|url=http://www.uc.edu/news/NR.asp?id=5700}}</ref>

در طول روش CVD، یک بستر با لایه ای از ذرات کاتالیزور فلزی، معمولاً نیکل، کبالت،<ref>{{Cite journal|last=Inami|first=Nobuhito|last2=Ambri Mohamed|first2=Mohd|last3=Shikoh|first3=Eiji|last4=Fujiwara|first4=Akihiko|year=2007|title=Synthesis-condition dependence of carbon nanotube growth by alcohol catalytic chemical vapor deposition method|journal=Sci. Technol. Adv. Mater.|volume=8|issue=4|pages=292–295|bibcode=2007STAdM...8..292I|doi=10.1016/j.stam.2007.02.009|doi-access=free}}</ref> [[آهن]] یا ترکیبی از آن‌ها فراهم می‌شود.<ref>{{Cite journal|last=N. Ishigami|last2=Ago|first2=H|last3=Imamoto|first3=K|last4=Tsuji|first4=M|last5=Iakoubovskii|first5=K|last6=Minami|first6=N|year=2008|title=Crystal Plane Dependent Growth of Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes on Sapphire|url=https://www.researchgate.net/publication/5254857|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=130|issue=30|pages=9918–9924|doi=10.1021/ja8024752|pmid=18597459}}</ref> نانوذرات فلز همچنین می‌تواند با روش‌های دیگری تولید شوند، از جمله احیا اکسیدها یا اکسید محلول جامد. قطر نانولوله‌های ایجاد شده به اندازه ذرات فلز وابسته است. این را می‌توان با الگوی رسوب فلز یا بازپخت یا قلم زنی لایه فلز با پلاسما کنترل کرد. لایه بستر تقریباً تا دمای ۷۰۰ درجه سانتی گراد گرم می‌شود برای ایجاد نانولوله‌ها، دو گاز در راکتور تزریق می‌شود: یک گاز فرایند (مانند [[آمونیاک]]، [[نیتروژن]] یا [[هیدروژن]]) و یک گاز حاوی کربن (مانند [[استیلن]]، [[اتیلن]]، [[اتانول]] یا [[متان]]). نانولوله‌ها در محل‌های کاتالیزور فلزی ایجاد می‌شوند. گاز حاوی کربن در سطح ذرات کاتالیزور شکسته شده و کربن به لبه‌های ذره منتقل می‌شود جایی که نانولوله‌ها ایجاد می‌شوند. این سازوکار هنوز در حال مطالعه است.<ref>{{Cite journal|last=Naha, Sayangdev|last2=Ishwar K. Puri|year=2008|title=A model for catalytic growth of carbon nanotubes|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volume=41|issue=6|page=065304|bibcode=2008JPhD...41f5304N|doi=10.1088/0022-3727/41/6/065304}}</ref> ذرات کاتالیزور می‌توانند در حین ایجاد نانولوله‌ها در نوک آن‌ها باقی بمانند یا بسته به چسبندگی بین ذره کاتالیزور و بستر، در پایه نانولوله باقی بمانند.<ref>{{Cite journal|last=Banerjee, Soumik, Naha, Sayangdev, and Ishwar K. Puri|year=2008|title=Molecular simulation of the carbon nanotube growth mode during catalytic synthesis|journal=Applied Physics Letters|volume=92|issue=23|page=233121|bibcode=2008ApPhL..92w3121B|doi=10.1063/1.2945798|hdl-access=free}}</ref> تجزیه کاتالیزوری حرارتی هیدروکربن به یک موقعیت فعال تحقیقاتی تبدیل شده‌است و می‌تواند یک مسیر امیدوار کننده برای تولید عمده نانو لوله‌های کربنی باشد. راکتور با بستر سیال پرکاربردترین راکتور برای تهیه نانو لوله‌ها است. تعیین اندازه و اسکیل راکتور چالش اصلی است.<ref>{{Cite journal|last=Pinilla|first=JL|last2=Moliner|first2=R|last3=Suelves|first3=I|last4=Lazaro|first4=M|last5=Echegoyen|first5=Y|last6=Palacios|first6=J|year=2007|title=Production of hydrogen and carbon nanofibers by thermal decomposition of methane using metal catalysts in a fluidized bed reactor|journal=International Journal of Hydrogen Energy|volume=32|issue=18|pages=4821–4829|doi=10.1016/j.ijhydene.2007.08.013}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Muradov|first=N|year=2001|title=Hydrogen via methane decomposition: an application for decarbonization of fossil fuels|url=https://archive.org/details/sim_international-journal-of-hydrogen-energy_2001-11_26_11/page/1165|journal=International Journal of Hydrogen Energy|volume=26|issue=11|pages=1165–1175|doi=10.1016/S0360-3199(01)00073-8}}</ref>

CVD گسترده‌ترین روش برای تولید نانولوله‌های کربنی است.<ref>{{Cite journal|last=Kumar|first=M.|year=2010|title=Chemical vapor deposition of carbon nanotubes: a review on growth mechanism and mass production.|journal=Journal of Nanoscience and Nanotechnology|volume=10|issue=6|page=6|citeseerx=10.1.1.459.5003|doi=10.1166/jnn.2010.2939}}</ref> برای این منظور، نانوذرات فلز با یک پشتیبانی از کاتالیزور مانند MgO یا Al <sub>2</sub> O <sub>3</sub> مخلوط می‌شوند تا سطح را برای بازده بیشتر واکنش کاتالیزوری مواد اولیه کربن با ذرات فلز افزایش دهند. یک مسئله در این مسیر سنتز، حذف پشتیبان کاتالیزور از طریق یک عملیات اسیدی است، که گاهی اوقات می‌تواند ساختار اصلی نانولوله‌های کربنی را از بین ببرد. به این دلیل، ثابت شده‌است که کاتالیزورهای پشتیبانی کننده محلول در آب برای رشد نانولوله‌ها مؤثر تر هستند.<ref>{{Cite journal|last=Eftekhari|first=A.|last2=Jafarkhani|first2=P|last3=Moztarzadeh|first3=F|year=2006|title=High-yield synthesis of carbon nanotubes using a water-soluble catalyst support in catalytic chemical vapor deposition|url=https://archive.org/details/sim_carbon_2006-06_44_7/page/1343|journal=Carbon|volume=44|issue=7|pages=1343–1345|doi=10.1016/j.carbon.2005.12.006}}</ref>

اگر با استفاده از یک میدان الکتریکی قوی در حین ایجاد [[پلاسما]] (انباشت شیمیایی بخار با افزایش پلاسما) استفاده شود، رشد نانولوله از جهت میدان الکتریکی پیروی خواهد کرد.<ref>{{Cite journal|last=Ren|first=Z. F.|last2=Huang|first2=ZP|last3=Xu|first3=JW|last4=Wang|first4=JH|last5=Bush|first5=P|last6=Siegal|first6=MP|last7=Provencio|first7=PN|year=1998|title=Synthesis of Large Arrays of Well-Aligned Carbon Nanotubes on Glass|url=https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc668971/|journal=Science|type=Submitted manuscript|volume=282|issue=5391|pages=1105–7|bibcode=1998Sci...282.1105R|doi=10.1126/science.282.5391.1105|pmid=9804545}}</ref> با تنظیم هندسه راکتور می‌توان نانولوله‌های کربنی هم راستا عمودی<ref>[http://www.nano-lab.com/imagegallery.html SEM images & TEM images of carbon nanotubes, aligned carbon nanotube arrays, and nanoparticles]. Nano-lab.com.</ref> (یعنی عمود بر لایه) سنتز کرد. مورفولوژی که مورد توجه محققان علاقه‌مند به انتشار الکترون از نانولوله‌ها قرار گرفته‌است. بدون پلاسما، نانولوله‌های حاصل اغلب به‌طور تصادفی جهت‌گیری می‌شوند. تحت شرایط واکنش خاص، حتی در صورت عدم وجود یک پلاسما، نانولوله‌های با فاصله نزدیک جهت رشد عمودی را حفظ می‌کنند و در نتیجه مجموعه ای متراکم از لوله‌ها شبیه فرش یا جنگل است.

از بین روشهای مختلف برای سنتز نانولوله، CVD بیشترین سهم را در مقیاس صنعتی دارد، به دلیل نسبت قیمت به واحد آن، و به دلیل اینکه CVD قادر است نانولوله‌ها را مستقیماً روی یک بستر مورد نظر رشد دهد، در حالی که نانولوله‌ها باید در روش‌های دیگر سنتز جمع‌آوری شوند. محل مکانهایی که نانو لوله در آن‌ها جمع‌آوری می‌شوند با انباشت دقیق کاتالیزور قابل کنترل هستند.<ref>{{Cite journal|last=Neupane|first=Suman|last2=Lastres|first2=Mauricio|last3=Chiarella|first3=M|last4=Li|first4=W.Z.|last5=Su|first5=Q|last6=Du|first6=G.H.|year=2012|title=Synthesis and field emission properties of vertically aligned carbon nanotube arrays on copper|journal=Carbon|volume=50|issue=7|pages=2641–50|doi=10.1016/j.carbon.2012.02.024}}</ref> در سال ۲۰۰۷، تیمی از [[دانشگاه میجو]] یک روش CVD با کارایی بالا برای رشد نانولوله‌های کربنی از [[کافور]] را ارائه کردند.<ref>{{Cite journal|last=Kumar|first=Mukul|last2=Ando|first2=Yoshinori|year=2007|title=Carbon Nanotubes from Camphor: An Environment-Friendly Nanotechnology|journal=Journal of Physics: Conference Series|volume=61|issue=1|pages=643–646|bibcode=2007JPhCS..61..643K|doi=10.1088/1742-6596/61/1/129|doi-access=free}}</ref> محققان [[دانشگاه رایس]]، تا همین اواخر به لیدری [[ریچارد اسمالی]]، بر یافتن روشهایی برای تولید مقادیر زیاد و خالص از انواع خاص نانولوله متمرکز شده‌اند. رویکرد آنها باعث رشد الیاف طولانی از بسیاری از دانه‌های کوچک جدا شده از یک نانولوله می‌شود. مشخص شد که همه الیاف حاصل از قطر یکسانی با نانولوله اصلی هستند و انتظار می‌رود از همان نوع نانولوله اصلی باشند.<ref name="SmalleyLi2006">{{Cite journal|last=Smalley|first=Richard E.|last2=Li|first2=Yubao|last3=Moore|first3=Valerie C.|last4=Price|first4=B. Katherine|last5=Colorado|first5=Ramon|last6=Schmidt|first6=Howard K.|last7=Hauge|first7=Robert H.|last8=Barron|first8=Andrew R.|last9=Tour|first9=James M.|year=2006|title=Single Wall Carbon Nanotube Amplification: En Route to a Type-Specific Growth Mechanism|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=128|issue=49|pages=15824–15829|doi=10.1021/ja065767r|pmid=17147393}}</ref>

==== نانو لوله‌های کربنی با رشد فوق‌العاده ====
CVD با رشد فوق‌العاده (انباشت شیمیایی بخار به کمک آب) توسط کنجی هاتا، [[سومیو ایجیما]] و همکارانش در [[مؤسسه ملی علوم و فنون پیشرفته صنعتی|AIST]] ژاپن ساخته شد.<ref>{{Cite journal|last=Hata|first=K.|last2=Futaba|first2=DN|last3=Mizuno|first3=K|last4=Namai|first4=T|last5=Yumura|first5=M|last6=Iijima|first6=S|year=2004|title=Water-Assisted Highly Efficient Synthesis of Impurity-Free Single-Walled Carbon Nanotubes|journal=Science|volume=306|issue=5700|pages=1362–1365|bibcode=2004Sci...306.1362H|citeseerx=10.1.1.467.9078|doi=10.1126/science.1104962|pmid=15550668}}</ref> در این فرایند، فعالیت و طول عمر کاتالیزور با افزودن آب به راکتور CVD افزایش می‌یابد. آرایه‌های نانولوله به صورت عمودی با ارتفاع یک میلی‌متر هم راستا (VANTA) یا «جنگل»، در راستای عمود بر لایه تولید شدند. ارتفاع جنگل‌ها را می‌توان به عنوان مثال بیان کرد

: <math> H(t) = {\beta}{\tau}_o ({1 - e^{-t / {\tau}_o}}).</math>

در این معادله، β نرخ رشد اولیه است و <math> {\tau}_o </math> طول عمر مشخصه کاتالیزور است.<ref>{{Cite journal|last=Futaba|first=Don|last2=Hata|first2=Kenji|last3=Yamada|first3=Takeo|last4=Mizuno|first4=Kohei|last5=Yumura|first5=Motoo|last6=Iijima|first6=Sumio|year=2005|title=Kinetics of Water-Assisted Single-Walled Carbon Nanotube Synthesis Revealed by a Time-Evolution Analysis|journal=Phys. Rev. Lett.|volume=95|issue=5|page=056104|bibcode=2005PhRvL..95e6104F|doi=10.1103/PhysRevLett.95.056104|pmid=16090893}}</ref>

سطح ویژه آن‌ها بیشتر از 1000 m<sup>2</sup>/g (محصور شده) یا 2200 m<sup>2</sup>/g (محصور نشده)،<ref>{{Cite journal|last=Hiraoka|first=Tatsuki|last2=Izadi-Najafabadi|first2=Ali|last3=Yamada|first3=Takeo|last4=Futaba|first4=Don N.|last5=Yasuda|first5=Satoshi|last6=Tanaike|first6=Osamu|last7=Hatori|first7=Hiroaki|last8=Yumura|first8=Motoo|last9=Iijima|first9=Sumio|display-authors=8|year=2009|title=Compact and light supercapacitors from a surface-only solid by opened carbon nanotubes with 2,200 m<sup>2</sup>/g|journal=[[Advanced Functional Materials]]|volume=20|issue=3|pages=422–428|doi=10.1002/adfm.200901927}}</ref> پیشی گرفتن از ارزش ۴۰۰–۱،000 m<sup>2</sup>/g برای نمونه HiPco. بازده سنتز حدود ۱۰۰ برابر بیشتر از [[کند و سوز لیزری]] است. زمان لازم برای ساخت جنگل‌های SWNT با ارتفاع ۲٫۵ میلی‌متر با این روش در سال ۲۰۰۴ ۱۰ دقیقه بود. آن جنگل‌های SWNT را می‌توان به راحتی از کاتالیزور جدا کرد و مواد پاک SWNT (خلوص> ۹۸/۹۹٪) را بدون تصفیه بیشتر تولید کرد. برای مقایسه، CNPهای HiPco که رشد کرده‌اند حاوی حدود ۵ تا 35%<ref>{{Cite web|title=Unidym product sheet SWNT|url=http://www.unidym.com/files/Unidym_Product_Sheet_SWNT.pdf|archiveurl=https://web.archive.org/web/20110717162816/http://www.unidym.com/files/Unidym_Product_Sheet_SWNT.pdf|archivedate=2011-07-17}}</ref> ناخالصی فلزی است؛ بنابراین با پراکندگی و سانتریفیوژ که به نانولوله‌ها آسیب می‌رساند، خالص می‌شود. رشد فوق‌العاده از این مشکل جلوگیری می‌کند. ساختارهای نانولوله تک جداره کاملاً سازمان یافته با موفقیت و با استفاده از تکنیک رشد فوق‌العاده ساخته شد.

[[چگالی]] نانولوله‌های کربنی با رشد فوق‌العاده 037 g/cm<sup>3</sup><sup>.</sup><ref>{{Cite web|title=Characteristic of Carbon nanotubes by super-growth method|language=ja|url=http://www.nanocarbon.jp/sg/002.html|access-date=14 مه 2021|archive-date=13 دسامبر 2009|archive-url=https://web.archive.org/web/20091213194910/http://www.nanocarbon.jp/sg/002.html}}</ref><ref name="K.Hata">{{Cite web|last=K.Hata|title=From Highly Efficient Impurity-Free CNT Synthesis to DWNT forests, CNTsolids and Super-Capacitors|url=http://www.nanocarbon.jp/english/research/image/review.pdf|access-date=14 مه 2021|archive-date=15 دسامبر 2018|archive-url=https://web.archive.org/web/20181215122421/http://nanocarbon.jp/english/research/image/review.pdf}}</ref> بسیار کمتر از پودر CNT معمولی (1.34 g/cm^۳) به این دلیل که دومی حاوی فلزات و [[کربن آمورف]] است.

روش رشد فوق‌العاده اساساً نوعی CVD است؛ بنابراین، می‌توان مواد حاوی SWNT , DWNT و MWNT را ایجاد کرد و با تنظیم شرایط رشد، نسبت آنها را تغییر داد.<ref>{{Cite journal|last=Yamada|first=Takeo|last2=Namai|first2=Tatsunori|last3=Hata|first3=Kenji|last4=Futaba|first4=Don N.|last5=Mizuno|first5=Kohei|last6=Fan|first6=Jing|last7=Yudasaka|first7=Masako|last8=Yumura|first8=Motoo|last9=Iijima|first9=Sumio|year=2006|title=Size-selective growth of double-walled carbon nanotube forests from engineered iron catalysts|journal=[[Nature Nanotechnology]]|volume=1|issue=2|pages=131–136|bibcode=2006NatNa...1..131Y|doi=10.1038/nnano.2006.95|pmid=18654165}}</ref> نسبت آنها با نازک بودن کاتالیزور تغییر می‌کند. بسیاری از MWNTها گنجانده شده‌اند تا قطر لوله در رنج گسترده‌ای باشد.<ref name="K.Hata"/>

جنگل‌های نانولوله ای که به صورت عمودی قرار دارند از زمانی که در یک حلال غوطه ور شده و خشک می‌شوند از «اثر زیپ» سرچشمه می‌گیرند. اثر ناشی از کشش سطحی حلال و نیروهای واندروالسی بین نانولوله‌های کربنی است. این نیرو نانولوله‌ها را دریک ماده متراکم هم راستا می‌کند، که می‌تواند در اشکال مختلف مانند ورق و میله با اعمال فشار ضعیف در طول فرایند، تشکیل شود. چگالش را افزایش می‌دهد [[آزمون سختی ویکرز|سختی ویکرز]] حدود ۷۰ بار و چگالی g/cm<sup>3</sup> است. نانولوله‌های کربنی بسته‌بندی شده طول بیش از ۱ میلی‌متر و خلوص کربن ۹۹٫۹ درصد یا بیشتر دارند. آنها همچنین خواص هم سویی مطلوبی از جنگل نانولوله‌ها را حفظ می‌کنند.<ref>{{Cite journal|last=Futaba|first=Don N.|last2=Hata|first2=Kenji|last3=Yamada|first3=Takeo|last4=Hiraoka|first4=Tatsuki|last5=Hayamizu|first5=Yuhei|last6=Kakudate|first6=Yozo|last7=Tanaike|first7=Osamu|last8=Hatori|first8=Hiroaki|last9=Yumura|first9=Motoo|display-authors=8|year=2006|title=Shape-engineerable and highly densely packed single-walled carbon nanotubes and their application as super-capacitor electrodes|journal=[[Nature Materials]]|volume=5|issue=12|pages=987–994|bibcode=2006NatMa...5..987F|doi=10.1038/nmat1782|pmid=17128258}}</ref>

=== روش الکترولیز مایع ===
در سال ۲۰۱۵، محققان در دانشگاه جورج واشینگتن مسیر جدیدی را برای سنتز MWCNT با الکترولیز کربنات‌های مذاب کشف کردند.<ref>{{Cite journal|last=Ren|first=Jiawen|last2=Li|first2=Fang-Fang|last3=Lau|first3=Jason|last4=González-Urbina|first4=Luis|last5=Licht|first5=Stuart|date=2015-08-05|title=One-Pot Synthesis of Carbon Nanofibers from CO2|journal=Nano Letters|volume=15|issue=9|pages=6142–6148|bibcode=2015NanoL..15.6142R|doi=10.1021/acs.nanolett.5b02427|pmid=26237131|doi-access=free}}</ref> مکانیسم این روش مشابه CVD است. برخی از یونهای فلزی به فرم فلزی کاهیده یافته و به عنوان نقطه مرکزی رشد CNTها بر روی کاتد متصل می‌شوند. واکنش روی کاتد به صورت زیر است

:<chem>Li2CO3 -> Li2O + CNTs + O2</chem>

همان‌طور که در معادله نشان داده شده‌است، اکسید لیتیوم تشکیل شده می‌تواند دی اکسیدکربن را در صورت وجود جذب کند و کربنات لیتیوم تشکیل دهد.

:<chem>Li2O + CO2 -> Li2CO3</chem>

بنابراین واکنش نهایی به شکل زیر است

:<chem>CO2 -> CNTs + O2</chem>

به عبارت دیگر، واکنش دهنده تنها گاز گلخانه ای از دی‌اکسید کربن است، در حالی که این محصول دارای CNTهای با ارزش است. این کشف توسط Science,<ref>{{Cite news|url=http://www.sciencemag.org/news/2015/08/carbon-capture-strategy-pays|title=A carbon capture strategy that pays|date=2015-08-19|work=Science|accessdate=2018-10-26}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Service|first=Robert F.|date=2015-09-11|title=Conjuring chemical cornucopias out of thin air|journal=Science|volume=349|issue=6253|pages=1160|doi=10.1126/science.349.6253.1160|pmid=26359385}}</ref> اخبار BBC ,<ref>{{Cite news|url=https://www.bbc.com/news/science-environment-33998697|title=Carbon fibres made from air|last=Webb|first=Jonathan|date=2015-08-20|work=BBC News|accessdate=2018-10-26}}</ref> اخبار فناوری MIT ,<ref>{{Cite web|url=http://hta-net.org/mit-technology-review-researcher-demonstrates-how-to-suck-carbon-from-the-air-make-stuff-from-it/|title=Researcher Demonstrates How to Suck Carbon from the Air, Make Stuff from It|website=MIT Technology Review|accessdate=2018-10-26|last=Orcutt, Mike|date=2015-08-19|archive-date=۳ دسامبر ۲۰۲۰|archive-url=https://web.archive.org/web/20201203214953/http://hta-net.org/mit-technology-review-researcher-demonstrates-how-to-suck-carbon-from-the-air-make-stuff-from-it/|url-status=dead}}</ref> و غیره به عنوان یک فن آوری احتمالی برای جذب و تبدیل دی‌اکسید کربن برجسته شد.

=== محیط‌هایی با شعله طبیعی، تصادفی و کنترل شده ===
[[فولرن]]‌ها و نانولوله‌های کربنی لزوماً محصولات آزمایشگاه‌هایی با فناوری پیشرفته نیستند. آنها معمولاً در مکانهای پیش پا افتاده مانند [[شعله|شعله‌های آتش]] معمولی،<ref>{{Cite journal|last=Singer|first=J.M.|year=1959|title=Carbon formation in very rich hydrocarbon-air flames. I. Studies of chemical content, temperature, ionization and particulate matter|journal=Seventh Symposium (International) on Combustion}}</ref> یا سوزاندن متان و<ref>{{Cite journal|last=Yuan|first=Liming|last2=Saito|first2=Kozo|last3=Pan|first3=Chunxu|last4=Williams|first4=F.A|last5=Gordon|first5=A.S|year=2001|title=Nanotubes from methane flames|journal=Chemical Physics Letters|volume=340|issue=3–4|pages=237–241|bibcode=2001CPL...340..237Y|doi=10.1016/S0009-2614(01)00435-3}}</ref> اتیلن،<ref>{{Cite journal|last=Yuan|first=Liming|last2=Saito|first2=Kozo|last3=Hu|first3=Wenchong|last4=Chen|first4=Zhi|year=2001|title=Ethylene flame synthesis of well-aligned multi-walled carbon nanotubes|journal=Chemical Physics Letters|volume=346|issue=1–2|pages=23–28|bibcode=2001CPL...346...23Y|doi=10.1016/S0009-2614(01)00959-9}}</ref> و بنزن<ref>{{Cite journal|last=Duan|first=H. M.|last2=McKinnon|first2=J. T.|year=1994|title=Nanoclusters Produced in Flames|journal=Journal of Physical Chemistry|volume=98|issue=49|pages=12815–12818|doi=10.1021/j100100a001}}</ref> تولید می‌شوند و که در [[دوده]] از هوای داخل و خارج یافت می‌شوند.<ref>{{Cite journal|last=Murr|first=L. E.|last2=Bang|first2=J.J.|last3=Esquivel|first3=E.V.|last4=Guerrero|first4=P.A.|last5=Lopez|first5=D.A.|year=2004|title=Carbon nanotubes, nanocrystal forms, and complex nanoparticle aggregates in common fuel-gas combustion sources and the ambient air|journal=Journal of Nanoparticle Research|volume=6|issue=2/3|pages=241–251|bibcode=2004JNR.....6..241M|doi=10.1023/B:NANO.0000034651.91325.40}}</ref> با این حال، این انواع طبیعی می‌توانند از نظر اندازه و کیفیت بسیار نامنظم باشند زیرا محیطی که در آنها تولید می‌شود اغلب بسیار کنترل نشده‌است؛ بنابراین، اگرچه می‌توان از آنها در برخی کاربردها استفاده کرد، اما می‌توانند از درجه بالایی از یکنواختی لازم برای تأمین نیازهای بسیاری از تحقیقات و صنعت برخوردار نباشند. تلاش‌های اخیر بر تولید نانولوله‌های کربنی یکنواخت تر در محیط‌های شعله کنترل شده متمرکز شده‌است.<ref>{{Cite journal|last=Vander Wal|first=R.L.|year=2002|title=Fe-catalyzed single-walled carbon nanotube synthesis within a flame environment|journal=Combust. Flame|volume=130|issue=1–2|pages=37–47|doi=10.1016/S0010-2180(02)00360-7}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Saveliev|first=A.V.|last2=Merchan-Merchan|first2=Wilson|last3=Kennedy|first3=Lawrence A.|year=2003|title=Metal catalyzed synthesis of carbon nanostructures in an opposed flow methane oxygen flame|journal=Combust. Flame|volume=135|issue=1–2|pages=27–33|doi=10.1016/S0010-2180(03)00142-1}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Height|first=M.J.|last2=Howard|first2=Jack B.|last3=Tester|first3=Jefferson W.|last4=Vander Sande|first4=John B.|year=2004|title=Flame synthesis of single-walled carbon nanotubes|url=https://archive.org/details/sim_carbon_2004_42_11/page/2295|journal=Carbon|volume=42|issue=11|pages=2295–2307|doi=10.1016/j.carbon.2004.05.010}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Sen|first=S.|last2=Puri|first2=Ishwar K|year=2004|title=Flame synthesis of carbon nanofibers and nanofibers composites containing encapsulated metal particles|journal=Nanotechnology|volume=15|issue=3|pages=264–268|bibcode=2004Nanot..15..264S|doi=10.1088/0957-4484/15/3/005}}</ref> چنین روش‌هایی، وعده برای مقیاس بزرگ، کم هزینه سنتز نانولوله بر اساس مدل‌های نظری،<ref>{{Cite journal|last=Naha, Sayangdev|last2=Sen, Swarnendu|last3=De, Anindya K.|last4=Puri, Ishwar K.|year=2007|title=A detailed model for the Flame synthesis of carbon nanotubes and nanofibers|journal=Proceedings of the Combustion Institute|volume=31|issue=2|pages=1821–29|doi=10.1016/j.proci.2006.07.224}}</ref> هر چند آنها باید با سرعت در حال توسعه تولید در مقیاس بزرگ CVD به رقابت بپردازند.

== تصفیه ==
[[پرونده:Cnt_diameter_effect.jpg|بندانگشتی| لوله سانتریفیوژ با محلول نانولوله‌های کربنی، که با استفاده از سانتریفیوژ فوق‌العاده با گرادیان چگالی طبقه‌بندی شده‌اند.<ref name="grad">{{Cite journal|last=Arnold|first=Michael S.|last2=Green|first2=Alexander A.|last3=Hulvat|first3=James F.|last4=Stupp|first4=Samuel I.|last5=Hersam|first5=Mark C.|year=2006|title=Sorting carbon nanotubes by electronic structure using density differentiation|journal=Nature Nanotechnology|volume=1|issue=1|pages=60–5|bibcode=2006NatNa...1...60A|doi=10.1038/nnano.2006.52|pmid=18654143}}</ref>]]

=== حذف کاتالیزورها ===
[[فروکافت|کاتالیزورهای]] فلزی در مقیاس نانو برای [[انباشت بخار شیمیایی|سنتز CVD]] بستر ثابت و [[بستر سیال]] CNTها مهم هستند. آنها بازده رشد CNTها را افزایش داده و  کنترل ساختار و دستکاری آنها را موجب می‌شود.<ref>{{Cite journal|display-authors=etal|vauthors=Yamada T, Namai T, Hata K, Futaba DN, Mizuno K, Fan J|year=2006|title=Size-selective growth of double-walled carbon nanotube forests from engineered iron catalysts|journal=Nature Nanotechnology|volume=1|issue=2|pages=131–136|bibcode=2006NatNa...1..131Y|doi=10.1038/nnano.2006.95|pmid=18654165}}</ref> در طول سنتز، کاتالیزورها می‌توانند [[پیش ساز]]<nowiki/>های کربن را به ساختارهای کربن لوله ای تبدیل کنندهم می‌توانند پوشش‌های کربنی محصور شده را نیز تشکیل دهند. همراه با پشتیبانی از اکسید فلز ممکن است به محصول CNT متصل شده یا در آن گنجانده شود.<ref>{{Cite journal|vauthors=MacKenzie KJ, Dunens OM, Harris AT|year=2010|title=An updated review of synthesis parameters and growth mechanisms for carbon nanotubes in fluidized beds|journal=Industrial & Engineering Chemical Research|volume=49|issue=11|pages=5323–38|doi=10.1021/ie9019787}}</ref> وجود ناخالصی‌های فلزی می‌تواند برای بسیاری از کاربردها مشکل ساز باشد. به خصوص فلزات کاتالیزور مانند [[نیکل]]، [[کبالت]] یا [[ایتریم|ایتریوم]] ممکن است از نظر سم بودن نگرانی ایجاد کنند.<ref>{{Cite journal|last=Jakubek LM, Marangoudakis S, Raingo J, Liu X, Lipscombe D, Hurt RH|last2=Marangoudakis|last3=Raingo|last4=Liu|last5=Lipscombe|last6=Hurt|year=2009|title=The inhibition of neuronal calcium ion channels by trace levels of yttrium released from carbon nanotubes|journal=Biomaterials|volume=30|issue=31|pages=6351–6357|doi=10.1016/j.biomaterials.2009.08.009|pmc=2753181|pmid=19698989}}</ref> فلزات کاتالیزور محصور نشده ممکن است با اسیدشویی به راحتی قابل جدا شدن باشند، فلزات محصور شده برای باز کردن پوسته کربن خود نیاز به اکسیداتیو دارند.<ref>{{Cite journal|vauthors=Hou PX, Liu C, Cheng HM|year=2008|title=Purification of carbon nanotubes|journal=Carbon|volume=46|issue=15|pages=2003–2025|doi=10.1016/j.carbon.2008.09.009}}</ref> حذف مؤثر کاتالیزورها، به ویژه کاتالیزورهای محصور شده با حفظ ساختار CNT یک چالش است و در بسیاری از مطالعات به آن پرداخته شده‌است.<ref>{{Cite journal|last=Ebbesen TW, Ajayan PM, Hiura H, Tanigaki K|last2=Ajayan|last3=Hiura|last4=Tanigaki|year=1994|title=Purification of nanotubes|journal=Nature|volume=367|issue=6463|page=519|bibcode=1994Natur.367..519E|doi=10.1038/367519a0|doi-access=free}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Xu Y-Q, Peng H, Hauge RH, Smalley RE|last2=Peng|last3=Hauge|last4=Smalley|year=2005|title=Controlled multistep purification of single-walled carbon nanotubes|journal=Nano Letters|volume=5|issue=1|pages=163–168|bibcode=2005NanoL...5..163X|citeseerx=10.1.1.739.1034|doi=10.1021/nl048300s|pmid=15792432}}</ref> یک رویکرد جدید برای شکستن محصور سازی کاتالیزورهای کربنی بر اساس بازپخت حرارتی سریع است.<ref>{{Cite journal|display-authors=etal|vauthors=Meyer-Plath A, Orts-Gil G, Petrov S|year=2012|title=Plasma-thermal purification and annealing of carbon nanotubes|journal=Carbon|volume=50|issue=10|pages=3934–3942|doi=10.1016/j.carbon.2012.04.049}}</ref>

== کاربردهای نانولوله کربنی ==
بسیاری از کاربردهای الکترونیکی نانولوله‌های کربنی وابسته به به تکنیک‌های تولید CNTهای نیمه رسانا یا فلزی، ترجیحاً بدون دستکاری آن‌ها.<ref>{{Cite journal|last=Janas|first=Dawid|date=2018|title=Towards monochiral carbon nanotubes: a review of progress in the sorting of single-walled carbon nanotubes|journal=Materials Chemistry Frontiers|volume=2|issue=1|pages=36–63|doi=10.1039/C7QM00427C|issn=2052-1537}}</ref> روشهای مختلفی برای جداسازی CNTهای نیمه هادی و فلزی شناخته شده‌است، اما بیشتر آنها هنوز برای فرایندهای بزرگ در مقیاس وسیع مناسب نیستند. کارآمدترین روش متکی به فرایند سانتریفوژ با گرادیان چگالی است که نانولوله‌های پیچیده شده با [[ماده فعال سطحی]] را با اختلاف دقیقه ای در هر رنج چگالی آنها جدا می‌کند. این اختلاف چگالی اغلب به اختلاف قطر نانولوله و خصوصیات رسانایی (نیمه) تبدیل می‌شود.<ref name="grad"/> روش دیگر جداسازی ترتیب انجماد، ذوب و فشرده سازی SWNTهای تعبیه شده در ژل آگارز استفاده می‌کند. این فرایند منجر به محلول حاوی 70% SWNT فلزی و یک ژل حاوی 95% SWNT نیمه رسانا می‌شود. محلولهای رقیق شده توسط این روش رنگهای مختلفی را نشان می‌دهند.<ref>{{Cite journal|last=Tanaka|first=Takeshi|last2=Jin|first2=Hehua|last3=Miyata|first3=Yasumitsu|last4=Fujii|first4=Shunjiro|last5=Suga|first5=Hiroshi|last6=Naitoh|first6=Yasuhisa|last7=Minari|first7=Takeo|last8=Miyadera|first8=Tetsuhiko|last9=Tsukagoshi|first9=Kazuhito|display-authors=8|year=2009|title=Simple and Scalable Gel-Based Separation of Metallic and Semiconducting Carbon Nanotubes|journal=[[Nano Letters]]|volume=9|issue=4|pages=1497–1500|bibcode=2009NanoL...9.1497T|doi=10.1021/nl8034866|pmid=19243112}}</ref><ref>{{Cite web|last=T.Tanaka|title=New, Simple Method for Separation of Metallic and Semiconducting Carbon Nanotubes|url=http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2009/20090406/20090406.html|access-date=14 مه 2021|archive-date=29 ژوئن 2009|archive-url=https://web.archive.org/web/20090629060536/http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2009/20090406/20090406.html}}</ref> نانولوله‌های کربنی جدا شده با استفاده از این روش به الکترودها اعمال شده‌است، به عنوان مثال خازن دو لایه برقی.<ref name="yamada">{{Cite journal|last=Yamada|first=Y.|last2=Tanaka|first2=T.|last3=Machida|first3=K.|last4=Suematsu|first4=S.|last5=Tamamitsu|first5=K.|last6=Kataura|first6=H.|last7=Hatori|first7=H.|year=2012|title=Electrochemical behavior of metallic and semiconducting single-wall carbon nanotubes for electric double-layer capacitor|journal=Carbon|volume=50|issue=3|pages=1422–1424|doi=10.1016/j.carbon.2011.09.062}}</ref> علاوه بر این، SWNTها را می‌توان با روش [[کروماتوگرافی ستونی]] جدا کرد. بازده در نوع نیمه هادی SWNT 95% و در SWNT نوع فلزی ۹۰٪ است.<ref>{{Cite journal|last=Tanaka|first=Takeshi|last2=Urabe|first2=Yasuko|last3=Nishide|first3=Daisuke|last4=Kataura|first4=Hiromichi|year=2009|title=Continuous Separation of Metallic and Semiconducting Carbon Nanotubes Using Agarose Gel|journal=Applied Physics Express|volume=2|issue=12|page=125002|bibcode=2009APExp...2l5002T|doi=10.1143/APEX.2.125002}}</ref>

علاوه بر تفکیک SWNTهای نیمه رسانا و فلزی، می‌توان SWNTها را بر اساس طول، قطر مرتب کرد. مرتب‌سازی طول با بالاترین دقت، با اختلاف طول ۱۰ درصد، تاکنون توسط کروماتوگرافی حذف اندازه (SEC) نانولوله‌های کربنی پراکندهDNA(DNA-SWNT) حاصل شده‌است.<ref>{{Cite journal|last=Huang|first=Xueying|last2=McLean|first2=Robert S.|last3=Zheng|first3=Ming|year=2005|title=High-Resolution Length Sorting and Purification of DNA-Wrapped Carbon Nanotubes by Size-Exclusion Chromatography|journal= Anal. Chem. |volume=77|issue=19|pages=6225–6228|doi=10.1021/ac0508954|pmid=16194082}}</ref> جداسازی قطر SWNT با استفاده از سانتریفوژ فوق‌العاده گرادیان چگالی (DGU)<ref>{{Cite journal|last=Mark C Hersam|year=2008|title=Progress towards monodisperse single-walled carbon nanotubes|journal=Nature Nanotechnology|volume=3|issue=7|pages=387–394|bibcode=2008NatNa...3..387H|doi=10.1038/nnano.2008.135|pmid=18654561}}</ref> با استفاده از SWNTهای پراکنده سورفاکتانت و توسط کروماتوگرافی تبادل یونی (IEC) برای DNA-SWNT حاصل شده‌است.<ref>{{Cite journal|last=Zheng|first=M.|last2=Jagota|first2=A|last3=Strano|first3=MS|last4=Santos|first4=AP|last5=Barone|first5=P|last6=Chou|first6=SG|last7=Diner|first7=BA|last8=Dresselhaus|first8=MS|author-link8=Mildred Dresselhaus|last9=McLean|first9=RS|display-authors=8|year=2003|title=Structure-Based Carbon Nanotube Sorting by Sequence-Dependent DNA Assembly|journal=Science|volume=302|issue=5650|pages=1545–1548|bibcode=2003Sci...302.1545Z|doi=10.1126/science.1091911|pmid=14645843}}</ref> خالص سازی دستکاری‌های فردی نیز با IEC DNA-SWNT نشان داده شده‌است: می‌توان از الیگومرهای DNA کوتاه کوتاه برای جداسازی دستکاری‌های فردی SWNT استفاده کرد. تاکنون، ۱۲ دستکاری در خلوص از ۷۰٪ برای (۸٬۳) و (۹،5) SWNT تا ۹۰٪ برای (۶٬۵)، (۷٬۵) و (۱۰،5) SWNTs جدا شده‌است.<ref>{{Cite journal|last=Tu|first=Xiaomin|last2=Manohar|first2=Suresh|last3=Jagota|first3=Anand|last4=Zheng|first4=Ming|year=2009|title=DNA sequence motifs for structure-specific recognition and separation of carbon nanotubes|journal=Nature|volume=460|issue=7252|pages=250–253|bibcode=2009Natur.460..250T|doi=10.1038/nature08116|pmid=19587767}}</ref> متناوباً، نانولوله‌های کربنی با استفاده از روش [[استخراج دو فاز آبی]] با موفقیت دستکاری شده‌اند.<ref>{{Cite journal|last=Khripin|first=Constantine Y|last2=Fagan|first2=Jeffrey A.|last3=Zheng|first3=Ming|date=2013-05-08|title=Spontaneous Partition of Carbon Nanotubes in Polymer-Modified Aqueous Phases|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=135|issue=18|pages=6822–6825|doi=10.1021/ja402762e|issn=0002-7863|pmid=23611526}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Li|first=Han|last2=Gordeev|first2=Georgy|last3=Garrity|first3=Oisin|last4=Reich|first4=Stephanie|last5=Flavel|first5=Benjamin S.|date=2019-01-28|title=Separation of Small-Diameter Single-Walled Carbon Nanotubes in One to Three Steps with Aqueous Two-Phase Extraction|journal=ACS Nano|volume=13|issue=2|pages=2567–2578|doi=10.1021/acsnano.8b09579|issn=1936-0851|pmid=30673278}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Turek|first=Edyta|last2=Shiraki|first2=Tomohiro|last3=Shiraishi|first3=Tomonari|last4=Shiga|first4=Tamehito|last5=Fujigaya|first5=Tsuyohiko|last6=Janas|first6=Dawid|date=December 2019|title=Single-step isolation of carbon nanotubes with narrow-band light emission characteristics|journal=Scientific Reports|volume=9|issue=1|pages=535|bibcode=2019NatSR...9..535T|doi=10.1038/s41598-018-37675-4|issn=2045-2322|pmc=6345979|pmid=30679809}}</ref> تلاش‌های موفقیت‌آمیزی برای ادغام این نانولوله‌های تصفیه شده در دستگاه‌ها صورت گرفته‌است، به عنوان مثال FETها<ref>{{Cite journal|last=Zhang|first=Li|last2=Tu|first2=Xiaomin|last3=Welsher|first3=Kevin|last4=Wang|first4=Xinran|last5=Zheng|first5=Ming|last6=Dai|first6=Hongjie|year=2009|title=Optical characterizations and electronic devices of nearly pure (10,5) single-walled carbon nanotubes|journal= J Am Chem Soc |volume=131|issue=7|pages=2454–2455|arxiv=0902.0010|bibcode=2009arXiv0902.0010Z|doi=10.1021/ja8096674|pmid=19193007}}</ref>

یک گزینه جایگزین برای جداسازی، توسعه رشد انتخابی CNTهای نیمه هادی یا فلزی است. اخیراً، یک دستورالعمل جدید CVD که شامل ترکیبی از گازهای اتانول و متانول و بسترهای کوارتز است و در نتیجه آرایه‌های افقی با نانولوله‌های نیمه رسانا ۹۵–۹۸٪ آراسته می‌شوند، اعلام شد.<ref>{{Cite journal|last=Ding|first=Lei|last2=Tselev|first2=Alexander|last3=Wang|first3=Jinyong|last4=Yuan|first4=Dongning|last5=Chu|first5=Haibin|last6=McNicholas|first6=Thomas P.|last7=Li|first7=Yan|last8=Liu|first8=Jie|year=2009|title=Selective Growth of Well-Aligned Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes|journal=Nano Letters|volume=9|issue=2|pages=800–5|bibcode=2009NanoL...9..800D|doi=10.1021/nl803496s|pmid=19159186}}</ref>

نانولوله‌ها معمولاً روی نانوذرات فلز مغناطیسی (Fe, Co) رشد می‌کنند که تولید دستگاه‌های الکترونیکی ([[اسپینترونیک]]) را تسهیل می‌کند. به‌طور خاص ، کنترل جریان از طریق یک ترانزیستور اثر میدان توسط میدان مغناطیسی در چنین ساختار نانویسی تک لوله ای نشان داده شده‌است.<ref>{{Cite journal|last=Mohamed|first=Mohd Ambri|last2=Inami|first2=Nobuhito|last3=Shikoh|first3=Eiji|last4=Yamamoto|first4=Yoshiyuki|last5=Hori|first5=Hidenobu|last6=Fujiwara|first6=Akihiko|year=2008|title=Fabrication of spintronics device by direct synthesis of single-walled carbon nanotubes from ferromagnetic electrodes|journal=Sci. Technol. Adv. Mater.|volume=9|issue=2|page=025019|bibcode=2008STAdM...9b5019A|doi=10.1088/1468-6996/9/2/025019|pmc=5099751|pmid=27877994}}</ref>

== منابع ==
{{پانویس|۲}}
[[رده:سنتز شیمیایی]]
[[رده:نانولوله کربنی]]
[[رده:صفحات با ترجمه بازبینی‌نشده]]