Растяжение и нагрев превратили углеродные нанотрубки в полупроводник

Dai-Ming Tang et al. / Ultramicroscopy, 2018
Ученые из Китая, Японии, России и Австралии разработали метод изменения хиральности углеродных нанотрубок, позволяющий поменять их свойства с металлических на полупроводниковые. Данные, полученные во время экспериментальной проверки метода, с достаточно высокой точностью совпали с результатами моделирования, рассказывают авторы статьи, опубликованной в Ultramicroscopy.
Наряду с количеством слоев один из главных структурных параметров углеродных нанотрубок — их хиральность. Она зависит от того, под какими углами графеновая плоскость свернута в трубку, и оказывает сильное влияние на свойства трубки. К примеру, индексы хиральности определяют, какими проводящими свойствами обладает нанотрубка, — металлическими или полупроводниковыми. Несмотря на развитие способов получения нанотрубок с определенными структурой и свойствами, пока они остаются не слишком надежными и достаточно сложно получить большое количество нанотрубок со строго определенными параметрами.
Группа исследователей под руководством Ёсио Бандо (Yoshio Bando) из Национального института материаловедения в Токио и Дмитрия Гольберга (Dmitri Golberg) из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» разработала метод, позволяющий изменять структуру и свойства многостенных углеродных нанотрубок уже после из создания. Ученые решили вызывать структурные изменения в нанотрубках с помощью одновременно двух стимулов — нагревания и механической нагрузки.
Во время экспериментов ученые прикладывали электрические импульсы к нанотрубке, во время которых верхние слои последовательно сублимировались, благодаря чему удалось получить из многослойной нанотрубки однослойную. Кроме того, им удалось достичь изменения хиральности двуслойных нанотрубок и изменения свойств внешнего слоя с металлических на полупроводниковые.
Недавно группа ученых из США и Ирана с помощью компьютерного моделирования предсказали возможность формирования внутри углеродных и борнитридных нанотрубкок диаметром около одного нанометра упорядоченной водной структуры с цилиндрической геометрией.
Григорий Копиев