Ещё

Деформация нанотрубок меняет их электроводимость 

Фото: Mstroeck/Wikimedia Commons
Ученые доказали, что структурные и проводящие свойства нанотрубок можно изменять, растягивая их. За счет этого можно расширить область их применения в электронике и высокоточной сенсорике, например, микропроцессорах и высокоточных датчиках. Статья о проведенном исследовании опубликована в журнале Ultramicroscopy.
Углеродная нанотрубка может быть представлена в виде свёрнутого особым образом листа графена. Существуют различные способы «сворачивания», благодаря которым края графена соединяются между собой под разными углами, образуя в итоге кресельные, зигзагообразные или хиральные нанотрубки. Благодаря высокой электропроводности нанотрубки можно использовать, например, в микропроцессорах и высокоточных датчиках. Однако на этапе производства углеродных нанотрубок очень трудно контролировать их проводимость. В одном массиве могут вырасти нанотрубки и с металлическими, и с полупроводниковыми свойствами.
Ученые предложили способ, позволяющий модифицировать структуру уже готовых нанотрубок и изменять таким образом их проводящие свойства. «Основа нанотрубки — свёрнутый слой графена — представляет собой сетку из правильных шестиугольников, в вершинах которых расположены атомы углерода. Если одну из углеродных связей в нанотрубке повернуть на 90°, вместо шестиугольников на этом месте сформируются пятиугольник и семиугольник, и получится так называемый дефект Стоуна-Уэйлса. Такой дефект может возникнуть в структуре, при определённых условиях, — рассказывает один из авторов работы, доцент МИСиС Павел Сорокин. — Еще в конце 90-х было предсказано, что миграция этого дефекта по стенкам сильно нагретой нанотрубки при приложении к ней механического напряжения может привести к изменению её структуры — последовательной смене хиральности нанотрубки, что ведёт к изменению её электронных свойств. Ранее не было получено экспериментальных подтверждений этой гипотезы».
Ученые смоделировали эксперимент на атомном уровне. Сначала нанотрубки удлинялись до образования первого структурного дефекта, состоящего из двух пятиугольников и двух семиугольников. Если трубку продолжать удлинять, этот дефект начинал «расползаться» в стороны, перестраивая другие углеродные связи. Именно на этом этапе изменялась структура нанотрубок. При дальнейшем удлинении начинали формироваться все новые и новые дефекты, приводя в конечном итоге, к изменению проводимости нанотрубок.
Предложенная учеными технология способна помочь в преобразовании структуры «металлических» нанотрубок для их последующего применения в полупроводниковой электронике и сенсорике — например, для микропроцессоров и сверхчувствительных датчиков.
Комментарии
Читайте также
Новости партнеров
Больше видео