Nanorør med to vægge har enestående kvaliteter

Rice University-forskere har fastslået, at to vægge er bedre end én, når kulstofnanorør omdannes til materialer som stærke, ledende fibre eller transistorer.

Rismaterialeforsker Enrique Barrera og hans kolleger brugte modeller på atomniveau af dobbeltvæggede nanorør for at se, hvordan de kan blive indstillet til applikationer, der kræver særlige egenskaber. De vidste fra andres arbejde, at dobbeltvæggede nanorør er stærkere og stivere end deres enkeltvæggede fætre. Men de fandt ud af, at det en dag kan være muligt at tune dobbeltvæggede rør til specifikke elektroniske egenskaber ved at kontrollere deres konfiguration, kirale vinkler og afstanden mellem væggene.

Forskningen rapporteret i Nanoteknologi blev valgt som tidsskriftets "udgiverens valg" i denne måned. Tidsskriftet offentliggjorde også et interview med undersøgelsens hovedforfatter, Ris kandidatstuderende Matías Soto.

Kulstof nanorør, dyrket ved forskellige metoder, findes i to grundlæggende varianter:enkeltvæggede og flervæggede (dem med to eller flere vægge). Men dobbeltvæggede rør har en særlig plads i hierarkiet, fordi forskerne skrev, de opfører sig lidt som enkeltvæggede rør, men er stærkere og bedre i stand til at overleve ekstreme forhold.

Rice-teamet fandt ud af, at der var endnu mere ved dem, da de begyndte at se på, hvordan de indre og ydre vægge passer sammen ved hjælp af rør med zigzag-kiralitet. Fordi de elektriske egenskaber af enkeltvæggede rør afhænger af deres chiralitet - vinklerne af deres sekskantede arrangement af atomer - mente forskerne, at det ville være interessant at lære mere om disse egenskaber i dobbeltvæggede rør.

"Vi så, at interwall-interaktionen kunne påvirke de elektroniske egenskaber ved dobbeltvæggede carbon-nanorør og besluttede at studere denne effekt på en mere systematisk måde ved hjælp af beregningssimuleringer, " sagde Soto.

Det viste sig, at både afstanden mellem væggene - så lille som en brøkdel af en nanometer - og den individuelle chiralitet af rørene påvirker dobbeltvæggenes elektriske egenskaber. Ud over, forskerne fandt rørets diameter - især den indre, med sin mere udtalte krumning - har en lille, men betydelig indvirkning på strukturens halvledende egenskaber.

Nedbryder det yderligere, de fastslog, at halvledende nanorør viklet omkring metalliske, stærkt ledende nanorør kunne være de bedste kandidater til at indstille båndgabet, egenskaben, der definerer værdien af ​​en halvleder.

"Det mest interessante, vi fandt, var, at når man kombinerer en metallisk med en halvleder, båndgabet afhænger af afstanden mellem dem, " sagde Soto.

Det er endnu ikke muligt at gøre det men evnen til at justere afstanden mellem vægge kan føre til nanorørtransistorer, han sagde.

Andre nanorør-konfigurationer kan være bedst til at omdanne til makroskopiske carbon nanorør-ledende ledninger, især med metallisk-metalliske nanorør, fandt forskerne.