Los químicos de la Universidad de Oregon han ideado una forma de ver las estructuras internas de las ondas electrónicas atrapadas en nanotubos de carbono por cargas electrostáticas externas.

Los nanotubos de carbono han sido promocionados como materiales excepcionales con propiedades únicas que permiten un transporte de carga y energía extremadamente eficiente. con el potencial de abrir el camino a nuevos tipos más eficientes de dispositivos electrónicos y fotovoltaicos. Sin embargo, estas trampas, o defectos, en nanotubos ultrafinos puede comprometer su eficacia.

Usando un microscopio especialmente construido capaz de obtener imágenes de materia a escala atómica, los investigadores pudieron visualizar trampas, que puede afectar negativamente el flujo de electrones y paquetes de energía elemental llamados excitones.

El estudio, dijo George V. Nazin, un profesor de química física, modeló el comportamiento observado a menudo en dispositivos electrónicos basados ​​en nanotubos de carbono, donde las trampas electrónicas son inducidas por cargas externas estocásticas en las inmediaciones de los nanotubos. Las cargas externas atraen y atrapan electrones que se propagan a través de nanotubos.

"Nuestra visualización debería ser útil para el desarrollo de una imagen más precisa de la propagación de electrones a través de nanotubos en aplicaciones del mundo real, donde los nanotubos siempre están sujetos a perturbaciones externas que potencialmente pueden conducir a la creación de estas trampas, " él dijo.

La investigación, detallado en un documento en el Revista de letras de química física , se realizó con un microscopio de túnel de barrido de vacío ultra alto acoplado a un criostato de ciclo cerrado, un dispositivo novedoso construido para su uso en el laboratorio de Nazin. El criostato permitió a Nazin y sus coautores Dmitry A. Kislitsyn y Jason D. Hackley, ambos estudiantes de doctorado, para bajar la temperatura a 20 Kelvin para congelar todo el movimiento a nanoescala, y visualizar las estructuras internas de los objetos a nanoescala.

El dispositivo capturó la estructura interna de ondas electrónicas atrapadas en secciones cortas, solo varios nanómetros de largo, de nanotubos parcialmente suspendidos sobre una superficie de oro atómicamente plana. Las propiedades de las olas en gran medida, Nazin dijo:determinar la transmisión de electrones a través de tales trampas electrónicas. Los electrones que se propagan tienen que estar en resonancia con las ondas localizadas para que se produzca una transmisión electrónica eficiente.

"Asombrosamente, sintonizando finamente las energías de propagación de electrones, Encontramos eso, además de estos canales de transmisión de resonancia, también son posibles otras resonancias, con energías que coinciden con las de vibraciones específicas en nanotubos de carbono, ", dijo." Estos nuevos canales de transmisión corresponden a resonancias 'vibrónicas', donde las ondas electrónicas atrapadas excitan las vibraciones de los átomos de carbono que forman la trampa electrónica ".

El microscopio que utilizó el equipo se detalla por separado en un artículo disponible de forma gratuita (microscopio de túnel de barrido criogénico de alta estabilidad basado en un criostato de ciclo cerrado) publicado en línea el 7 de octubre por la revista. Revisión de instrumentos científicos .