I cappucci dei nanotubi di carbonio sono forzati nella forma da sei pentagoni tra la serie di esagoni nel tubo spesso un atomo. I ricercatori della Rice University hanno censito migliaia di possibili tappi e hanno scoperto che le energie dedicate alla loro formazione non hanno alcun impatto sulla chiralità definitiva del tubo. Attestazione:Evgeni Penev
(Phys.org) —Un nanotubo di carbonio a parete singola cresce dal cappuccio rotondo in giù, quindi è logico pensare che la formazione del cappuccio determini ciò che segue. Ma secondo i ricercatori della Rice University, non è del tutto così.
Il fisico teorico Boris Yakobson e i suoi colleghi della Rice hanno scoperto, attraverso un'analisi esaustiva, che coloro che desiderano controllare la chiralità dei nanotubi, la caratteristica che determina le loro proprietà elettriche, farebbero bene a considerare altri aspetti della loro crescita.
Nello studio di Yakobson, lo scienziato ricercatore Evgeni Penev e il ricercatore post-dottorato Vasilli Artyukhov che è stato pubblicato di recente dalla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano , i ricercatori della Rice hanno scoperto che i paesaggi energetici elastici coinvolti nella formazione del cappuccio non sono abbastanza forti da dettare la chiralità del nanotubo.
Per avere un quadro chiaro di come i cappucci siano correlati alla chiralità dei nanotubi, il gruppo Rice ha intrapreso un dettagliato, censimento biennale del 4, 500 possibili formazioni di cappucci per nanotubi di soli due diametri, 0,8 e 1 nanometro, attraverso 21 chiralità.
Il cappuccio di ogni nanotubo ha sei pentagoni, nessuno dei quali può toccarsi, tra una serie di esagoni, Penev ha detto. Tirano il tappo e lo costringono a curvare, ma le loro posizioni non sono sempre le stesse da cap a cap.
Ma poiché una data chiralità può avere centinaia di possibili limiti, il fattore determinante per la chiralità deve risiedere altrove, i ricercatori hanno scoperto. "Il contributo del cappuccio è l'energia di curvatura elastica, e poi lo dimentichi, " ha detto Penev.
Il tappo appare per primo quando viene cresciuto un nanotubo, ma uno studio dei ricercatori della Rice indica che l'energia della formazione del cappuccio non è abbastanza forte da dettare la chiralità del nanotubo. Credito:il gruppo Yakobson
"Ci sono diversi fattori che possono essere in gioco, " Yakobson ha detto. "Uno è la porzione di energia dettata dal catalizzatore; un altro può essere l'energia dei tappi in sé. Quindi, per avere il quadro generale, affrontiamo l'energia dei cappucci e sostanzialmente la escludiamo come fattore nel determinare la chiralità".
Un nanotubo è un foglio dello spessore di un atomo di atomi di carbonio disposti in esagoni e arrotolati in un tubo. La chiralità si riferisce all'orientamento degli esagoni, e quell'angolo controlla quanto bene il nanotubo condurrà l'elettricità.
Un perfetto nanotubo metallico conduttore avrebbe gli atomi disposti in "poltrone, "così chiamato perché tagliare a metà il nanotubo farebbe sembrare la parte superiore una serie di pozzetti con atomi per braccioli. Ruota gli esagoni di 30 gradi, anche se, produrrà un nanotubo semiconduttore a "zigzag". I nanotubi possono essere l'uno o l'altro, o l'angolo chirale può essere qualsiasi cosa nel mezzo, con una gamma variabile di proprietà elettriche.
Più di mille cappucci terminali che compongono questo logo della Rice University rappresentano una frazione di quelli censiti dai ricercatori della Rice che hanno determinato che le energie impiegate nella formazione dei cappucci non contribuiscono alla chiralità dei nanotubi di carbonio. La chiralità si riferisce all'angolo degli esagoni nei nanotubi e ne determina le proprietà elettroniche e altre proprietà desiderabili. Clicca sull'immagine per una versione più grande. Attestazione:Evgeni Penev
Ottenere il controllo di queste proprietà è stata una lotta. Idealmente, gli scienziati potrebbero coltivare i tipi specifici di nanotubi di cui hanno bisogno per un'applicazione, ma in realtà, crescono come un assortimento casuale che deve poi essere separato con una centrifuga o con altri mezzi.
Yakobson sospetta che la risposta stia nel mettere a punto l'interazione tra il catalizzatore e il bordo del nanotubo. "Questo studio ha mostrato che l'energia coinvolta nella configurazione del tappo è ragionevolmente piatta, " ha detto. "Questo è importante sapere perché ci permette di continuare a lavorare su altri fattori".
