I ricercatori della Rice University stanno lavorando per determinare le proprietà elettroniche dei nanotubi di carbonio a doppia parete. In questo esempio, il team ha analizzato un nanotubo con due componenti a zigzag. I singoli nanotubi hanno band gap e sono semiconduttori, ma quando combinati, le fessure delle bande si sovrappongono e rendono la doppia parete un semimetallo. Credito:Matías Soto
I ricercatori della Rice University hanno stabilito che due pareti sono meglio di una quando si trasformano i nanotubi di carbonio in materiali come resistenti, fibre conduttive o transistor.
Lo scienziato dei materiali di riso Enrique Barrera e i suoi colleghi hanno utilizzato modelli a livello atomico di nanotubi a doppia parete per vedere come potrebbero essere sintonizzati per applicazioni che richiedono proprietà particolari. Sapevano dal lavoro di altri che i nanotubi a doppia parete sono più forti e rigidi dei loro cugini a parete singola. Ma hanno scoperto che un giorno potrebbe essere possibile sintonizzare i tubi a doppia parete per proprietà elettroniche specifiche controllando la loro configurazione, angoli chirali e la distanza tra le pareti.
La ricerca riportata in Nanotecnologia è stato scelto come "scelto dall'editore" della rivista questo mese. La rivista ha anche pubblicato un'intervista con l'autore principale dello studio, Matías Soto, studente laureato in riso.
Nanotubi di carbonio, coltivato con vari metodi, sono disponibili in due varietà fondamentali:a parete singola e multiparete (quelle con due o più pareti). Ma i tubi a doppia parete occupano un posto speciale nella gerarchia perché, i ricercatori hanno scritto, si comportano in qualche modo come tubi a parete singola ma sono più forti e meglio in grado di sopravvivere a condizioni estreme.
Studente laureato in riso Matías Soto, sinistra, e scienziato dei materiali Enrique Barrera, Giusto, ha condotto uno studio per calcolare le proprietà di una varietà di nanotubi di carbonio a doppia parete a zigzag. Hanno scoperto che un giorno potrebbe essere possibile sintonizzare i tubi a doppia parete per proprietà elettroniche specifiche controllando la loro configurazione, angoli chirali e la distanza tra le pareti. Credito:Jeff Fitlow
Il team di Rice ha scoperto che c'è ancora di più in loro quando hanno iniziato a guardare come le pareti interne ed esterne si abbinano usando tubi con chiralità a zigzag. Poiché le proprietà elettriche dei tubi a parete singola dipendono dalla loro chiralità – gli angoli della loro disposizione esagonale degli atomi – i ricercatori hanno pensato che sarebbe stato interessante saperne di più su queste proprietà nei tubi a doppia parete.
"Abbiamo visto che l'interazione tra le pareti potrebbe influenzare le proprietà elettroniche dei nanotubi di carbonio a doppia parete e abbiamo deciso di studiare questo effetto in modo più sistematico utilizzando simulazioni computazionali, " disse Soto.
Si è scoperto che sia la distanza tra le pareti, pari a una frazione di nanometro, sia la chiralità individuale dei tubi influiscono sulle proprietà elettriche delle doppie pareti. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto il diametro del tubo, specialmente quello interno, con la sua curvatura più pronunciata, ha un impatto piccolo ma significativo sulle proprietà semiconduttive della struttura.
Scomponendolo ulteriormente, hanno determinato che i nanotubi semiconduttori avvolti intorno al metallo, i nanotubi altamente conduttivi potrebbero essere i migliori candidati per sintonizzare il band gap, la proprietà che definisce il valore di un semiconduttore.
"La cosa più interessante che abbiamo scoperto è che quando si combina un metallo con un semiconduttore, il band gap dipende dalla distanza tra loro, " disse Soto.
Non è ancora possibile farlo, ma la possibilità di regolare la distanza tra le pareti può portare a transistor a nanotubi, Egli ha detto.
Altre configurazioni di nanotubi possono essere le migliori per trasformarsi in fili conduttori di nanotubi di carbonio macroscopici, in particolare con nanotubi metallo-metallici, i ricercatori hanno scoperto.
