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Il nanotubo è una struttura complessa, costituita da un corpo centrale, in cui gli atomi di carbonio sono disposti in una conformazione a "nido d' ape", vale a dire in una griglia esagonale (la stessa struttura si ritrova anche nella grafite; la differenza è che nel nanotubo essa è "arrotolata", ed assume forma cilindrica), e due estremità, ognuna delle quali è strutturata come un fullerene, una molecola complessa costituita da 60 atomi di carbonio disposti in una sfera formata da dodici pentagoni e venti esagoni (la stessa forma di un pallone da calcio); in pratica, la sfera di fullerene è tagliata a metà, e tra le due metà è infilato un cilindro fatto da uno strato di grafite arrotolato.

I nanotubi hanno un diametro minimo di 0,7 nanometri, sono estremamente resistenti alla trazione, molto flessibili, inoltre conducono la corrente elettrica, e possono essere drogati in modo da agire come semiconduttori. Le possibilità d' uso sono, teoricamente, molto vaste: dalla realizzazione di fibre estremamente resistenti alla costruzione di circuiti elettrici estremamente miniaturizzati, fino allo sviluppo di vere e proprie "nanomacchine", o di sistemi di rilascio "intelligente" di farmaci.

La produzione di nanotubi è però estremamente difficile, e per questo i nanotubi hanno un costo elevatissimo, che per il momento ne limita le applicazioni pratiche.

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