Forskare vid Rice University arbetar med att bestämma de elektroniska egenskaperna hos dubbelväggiga kolnanorör. I det här exemplet, teamet analyserade ett nanorör med två sicksackkomponenter. De enskilda nanorören har bandgap och är halvledare, men i kombination bandgapen överlappar varandra och gör den dubbelväggiga till en halvmetall. Upphovsman:Matías Soto
Forskare från Rice University har fastställt att två väggar är bättre än en när man gör kolnanorör till material som starka, ledande fibrer eller transistorer.
Rismaterialforskaren Enrique Barrera och hans kollegor använde modeller på atomnivå av dubbelväggiga nanorör för att se hur de kan ställas in för applikationer som kräver särskilda egenskaper. De visste från andras arbete att dubbelväggiga nanorör är starkare och styvare än deras enväggiga kusiner. Men de fann att det en dag kan vara möjligt att ställa in dubbelväggiga rör för specifika elektroniska egenskaper genom att styra deras konfiguration, kirala vinklar och avståndet mellan väggarna.
Forskningen rapporterade i Nanoteknik valdes ut som tidskriftens "publishers pick" den här månaden. Tidningen publicerade också en intervju med studiens huvudförfattare, Ris doktorand Matías Soto.
Kolnanorör, odlas med olika metoder, finns i två grundläggande sorter:enväggiga och flerväggiga (de med två eller flera väggar). Men dubbelväggiga rör har en speciell plats i hierarkin eftersom, forskarna skrev, de beter sig lite som enväggiga rör men är starkare och bättre i stånd att överleva extrema förhållanden.
Ris doktorand Matías Soto, vänster, och materialvetare Enrique Barrera, höger, ledde en studie för att beräkna egenskaperna hos en mängd sicksack dubbelväggiga kolnanorör. De fann att det en dag kan vara möjligt att ställa in dubbelväggiga rör för specifika elektroniska egenskaper genom att styra deras konfiguration, kirala vinklar och avståndet mellan väggarna. Upphovsman:Jeff Fitlow
Rice -teamet fann att det fanns ännu mer när de började titta på hur de inre och yttre väggarna matchar med hjälp av rör med sicksack -kiralitet. Eftersom de enväggiga rörens elektriska egenskaper beror på deras kiralitet-vinklarna på deras sexkantiga arrangemang av atomer-tyckte forskarna att det skulle vara intressant att lära sig mer om dessa egenskaper i dubbelväggiga rör.
"Vi såg att interväggsinteraktionen kan påverka de elektroniska egenskaperna hos dubbelväggiga kolnanorör och beslutade att studera denna effekt på ett mer systematiskt sätt med hjälp av beräkningssimuleringar, "Sa Soto.
Det visade sig att både avståndet mellan väggarna-så litet som en bråkdel av en nanometer-och rörets individuella kiralitet påverkar dubbelväggarnas elektriska egenskaper. Dessutom, forskarna fann rörets diameter - särskilt den inre, med sin mer uttalade krökning - har en liten men betydande inverkan på strukturens halvledande egenskaper.
Bryter ner det ytterligare, de bestämde att halvledande nanorör lindade runt metalliska, mycket ledande nanorör kan vara de bästa kandidaterna för att justera bandgapet, egenskapen som definierar värdet på en halvledare.
"Det mest intressanta vi hittade var att när du kombinerar en metallisk med en halvledare, bandgapet beror på avståndet mellan dem, "Sa Soto.
Det är ännu inte möjligt att göra det, men möjligheten att justera avståndet mellan väggar kan leda till nanorörstransistorer, han sa.
Andra nanorörskonfigurationer kan vara bäst för att förvandlas till makroskopiska kolnanorörledningar, särskilt med metall-metalliska nanorör, fann forskarna.
