Des chercheurs de l'Université Rice travaillent à déterminer les propriétés électroniques des nanotubes de carbone à double paroi. Dans cet exemple, l'équipe a analysé un nanotube avec deux composants en zigzag. Les nanotubes individuels ont des bandes interdites et sont des semi-conducteurs, mais lorsqu'ils sont combinés, les bandes interdites se chevauchent et font de la double paroi un semi-métal. Crédit :Matías Soto
Des chercheurs de l'Université Rice ont déterminé que deux murs valent mieux qu'un pour transformer des nanotubes de carbone en matériaux tels que solides, fibres conductrices ou transistors.
Le scientifique des matériaux du riz Enrique Barrera et ses collègues ont utilisé des modèles au niveau atomique de nanotubes à double paroi pour voir comment ils pourraient être réglés pour des applications nécessitant des propriétés particulières. Ils savaient grâce aux travaux des autres que les nanotubes à double paroi sont plus solides et plus rigides que leurs cousins à simple paroi. Mais ils ont découvert qu'il serait peut-être un jour possible de régler les tubes à double paroi pour des propriétés électroniques spécifiques en contrôlant leur configuration, angles chiraux et la distance entre les murs.
La recherche rapportée dans Nanotechnologie a été choisi comme le « choix de l'éditeur » de la revue ce mois-ci. La revue a également publié une interview avec l'auteur principal de l'étude, Riz étudiant diplômé Matías Soto.
nanotubes de carbone, cultivé par diverses méthodes, sont disponibles en deux variétés de base :à paroi simple et à parois multiples (ceux avec deux parois ou plus). Mais les tubes à double paroi tiennent une place particulière dans la hiérarchie car, les chercheurs ont écrit, ils se comportent un peu comme des tubes à paroi simple mais sont plus solides et mieux à même de survivre à des conditions extrêmes.
Matias Soto, étudiant diplômé de Rice, la gauche, et scientifique des matériaux Enrique Barrera, droit, a mené une étude pour calculer les propriétés d'une variété de nanotubes de carbone à double paroi en zigzag. Ils ont découvert qu'il serait peut-être un jour possible de régler les tubes à double paroi pour des propriétés électroniques spécifiques en contrôlant leur configuration, angles chiraux et la distance entre les murs. Crédit :Jeff Fitlow
L'équipe Rice a découvert qu'il y avait encore plus pour eux lorsqu'ils ont commencé à examiner comment les parois intérieures et extérieures s'agencent à l'aide de tubes à chiralité en zigzag. Parce que les propriétés électriques des tubes à simple paroi dépendent de leur chiralité - les angles de leur disposition hexagonale d'atomes - les chercheurs ont pensé qu'il serait intéressant d'en savoir plus sur ces propriétés dans les tubes à double paroi.
"Nous avons vu que l'interaction entre les parois pouvait affecter les propriétés électroniques des nanotubes de carbone à double paroi et avons décidé d'étudier cet effet de manière plus systématique à l'aide de simulations informatiques, " dit Soto.
Il s'est avéré que la distance entre les parois, aussi petite qu'une fraction de nanomètre, et la chiralité individuelle des tubes ont un impact sur les propriétés électriques des doubles parois. En outre, les chercheurs ont trouvé le diamètre du tube, en particulier celui intérieur, avec sa courbure plus prononcée, a un impact faible mais significatif sur les propriétés semi-conductrices de la structure.
En le décomposant davantage, ils ont déterminé que des nanotubes semi-conducteurs enroulés autour de métal, les nanotubes hautement conducteurs pourraient être les meilleurs candidats pour régler la bande interdite, la propriété qui définit la valeur d'un semi-conducteur.
"La chose la plus intéressante que nous ayons trouvée, c'est que lorsque vous combinez un métal avec un semi-conducteur, la bande interdite dépend de la distance qui les sépare, " dit Soto.
Il n'est pas encore possible de le faire, mais la possibilité d'ajuster la distance entre les parois peut conduire à des transistors à nanotubes, il a dit.
D'autres configurations de nanotubes peuvent être les meilleures pour se transformer en fils conducteurs macroscopiques de nanotubes de carbone, notamment avec des nanotubes métallo-métalliques, les chercheurs ont trouvé.
