Nanotechnologia

Kontrola przewodności elektrycznej kontra zdeformowane nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe, czyli “zwinięte” płaszczyzny grafenu, nie zawsze są zbudowane z idealnych heksagonów. Tak jak w każdej chemicznej strukturze, zdarzają się różnorodne defekty strukturalne. Jednym z nich jest defekt Stone-Wales’a. Polega on na przekształceniu się, w specyficznych warunkach, układu heksagonów w układ naprzemiennych penta- i heptagonów. Defekt ten zainspirował grupę naukowców z NUST MISIS Laboratory Of Inorganic Nanomaterials do badań nanorurek z tym defektem pod kątem ich przewodności. 

Utworzenie defektu Stone-Wales’a uzyskuje sie poprzez obrócenie o 90 stopni jednego z wiązań węglowych. Migracja tego defektu wzdłuż ściany mocno ogrzanej nanorurki przy użyciu naprężenia mechanicznego może prowadzić do zmiany jej właściwości elektronicznych. W latach 90. kiedy wykonywano podobne badania nie uzyskano żadnych potwierdzeń eksperymentalnych dla tej hipotezy. Natomiast artykuł wspomnianej grupy naukowców, opublikowany na łamach “Ultramicroscopy” przedstawia przekonujący dowód na jej słuszność.

W dalszych badaniach – poprzez zastosowanie naprężenia mechanicznego – zdeformowane opisanym defektem nanorurki, zostały poddane eksperymentowi symulowanemu na poziomie atomowym. Początkowo, nanorurki wydłużono, aby uformować pierwszy strukturalny defekt zawierający dwa pentagony i dwa heptagony. Następnie uzyskane wydłużenie rurki zaczęło „rozszerzać” się na boki, reorganizując pozostałe wiązania węglowe. Na tym etapie, struktura nanorurek uległa zmianie. Przy dalszym wydłużaniu, coraz więcej defektów Stone-Wales’a zaczęło formować się, prowadząc ostatecznie do istotnych zmian w przewodnictwie nanorurki. 

Grupa naukowców stwierdzając zgodność danych eksperymentalnych z danymi własnej symulacji proponują nowe rozwiązanie dla technologii elektronicznych. W połączeniu z metalami, uzyskane struktury z pewnością mogą znaleźć zastosowanie w rozwoju półprzewodników stosowanych w ultraczułych sensorach i innych mikroprocesorach.

Źródło tekstowe: https://nano-magazine.com/news/2018/10/23/deformation-of-nanotubes-to-control-conductivity

Redaktor: Jagoda M. Wierzbicka

Podobne artykuły

Ze względu na swoją wielkość, nanorurki węglowe zostały zbadane pod kątem zdolności do dostarczania immunoterapii. Kształt CNT pozwala na stosunkowo łatwe wejście do komórek, przy jednoczesnym zachowaniu dużego stosunku powierzchni do objętości. Umożliwia to modyfikację zarówno zewnętrznej,...
Podczas gdy nanorurki węglowe (CNTs – carbon nanotubes) przechodzą swój rozkwit w sferze badań pod kątem zastosowań komercyjnych, w wielu ośrodkach badawczych zyskał zainteresowanie kolejny nanorurkowy materiał. Mowa o nanorurkach z azotku boru (BNNTs –...