Caps ikke synderen i nanorør chiralitet

(Phys.org)-Et envægget carbon-nanorør vokser fra den runde hætte og ned, så det er logisk at tro, at hættens dannelse bestemmer, hvad der følger. Men ifølge forskere ved Rice University, det er ikke helt sådan.

Teoretisk fysiker Boris Yakobson og hans Rice -kolleger fandt gennem udtømmende analyse, at dem, der ønsker at kontrollere nanorøres chiralitet - den egenskab, der bestemmer deres elektriske egenskaber - ville være kloge at se på andre aspekter af deres vækst.

I undersøgelsen af ​​Yakobson, forsker Evgeni Penev og postdoktorforsker Vasilli Artyukhov, der for nylig blev udgivet af American Chemical Society journal ACS Nano , Risforskerne fandt ud af, at de elastiske energilandskaber, der er involveret i kasketdannelse, ikke er stærke nok til at diktere nanorørets chiralitet.

For at få et klart billede af, hvordan caps er relateret til nanorørets chiralitet, Risgruppen gik i gang med en detaljeret, toårig folketælling af de 4, 500 mulige hætteformationer til nanorør med kun to diametre, 0,8 og 1 nanometer, på tværs af 21 kiraliteter.

Hætten på hvert nanorør har seks femkanter - hvoraf ingen må røre hinanden - blandt en række sekskanter, Sagde Penev. De trækker hætten og tvinger den til at kurve, men deres positioner er ikke altid de samme fra cap til cap.

Men fordi en given kiralitet kan have hundredvis af mulige kasketter, den afgørende faktor for kiralitet må ligge andre steder, fandt forskerne. "Hættens bidrag er den elastiske krumningsenergi, og så glemmer du det bare, Sagde Penev.

"Der er forskellige faktorer, der kan være i spil, "Sagde Yakobson." Den ene er energidelen dikteret af katalysatoren; en anden kan være energien i hætterne i sig selv. Så for at få det store overblik, vi tager fat på hætternes energi og udelukker det dybest set som en faktor til bestemmelse af kiralitet. "

Et nanorør er et atom-tykt lag af carbonatomer arrangeret i sekskanter og rullet ind i et rør. Kiralitet refererer til sekskanternes orientering, og den vinkel styrer, hvor godt nanorøret vil lede elektricitet.

Et perfekt ledende metallisk nanorør ville have atomerne arrangeret i "lænestole, "såkaldt fordi at skære nanorøret i halve ville få toppen til at ligne en række brønde med atomer til armlæn. Drej sekskanterne 30 grader, selvom, vil lave et halvledende "zigzag" nanorør. Nanorør kan være det ene eller det andet, eller den chirale vinkel kan være alt imellem, med et skiftende område af elektriske egenskaber.

At få kontrol over disse ejendomme har været en kamp. Ideelt set, forskere kunne dyrke de specifikke slags nanorør, de har brug for til en applikation, men i virkeligheden, de vokser som et tilfældigt sortiment, der derefter skal adskilles med en centrifuge eller på andre måder.

Yakobson formoder, at svaret ligger i at indstille interaktionen mellem katalysatoren og nanorørkanten. "Denne undersøgelse viste, at energien i konfigurationen af ​​hætten er rimelig flad, "sagde han." Det er vigtigt at vide, fordi det giver os mulighed for at fortsætte med at arbejde med andre faktorer. "