(Phys.org) —Los nanotubos de carbono transportan señales plasmónicas en el rango de terahercios del espectro electromagnético, pero solo si son metálicos por naturaleza o dopados.

En una nueva investigación, el laboratorio de la Universidad de Rice del físico Junichiro Kono refutó las teorías anteriores de que la respuesta de terahercios dominante proviene de nanotubos semiconductores de brecha estrecha.

Saber que los nanotubos metálicos o dopados responden con ondas plasmónicas a frecuencias de terahercios abre la posibilidad de que los tubos se puedan utilizar en una amplia gama de amplificadores optoelectrónicos, detectores, polarizadores y antenas.

El trabajo de Kono y sus colegas de Rice apareció en línea recientemente en la revista American Chemical Society. Nano letras .

Los científicos conocen desde hace mucho tiempo un pico de terahercios en los nanotubos, los diminutos cilindros de carbono enrollado que son tan prometedores para materiales avanzados. Pero los experimentos con lotes de nanotubos, que generalmente crecen en una variedad de tipos que quieran o no, no pudo revelar por qué estaba allí.

El origen del pico no fue explicable porque los investigadores solo pudieron experimentar en lotes mixtos de tipos de nanotubos, dijo Qi Zhang, estudiante de posgrado en el grupo de Kono y autor principal del artículo. "Todo el trabajo anterior se realizó con una mezcla de tubos semiconductores y metálicos. Somos los primeros en identificar claramente la naturaleza plasmónica de esta respuesta de terahercios, " él dijo.

La creciente experiencia de Rice en la separación de nanotubos por tipo permitió a Kono y su grupo probar picos de terahercios en lotes de nanotubos metálicos puros conocidos como "sillones" y no metálicos. tubos semiconductores.

"Se espera que los nanotubos de carbono metálico muestren una resonancia de plasmón en el rango de terahercios e infrarrojos, pero ningún grupo ha demostrado claramente la existencia de plasmones en nanotubos de carbono, "Dijo Zhang." Anteriormente, la gente propuso una posible explicación:que el pico de terahercios se debe a la absorción entre bandas en los pequeños huecos de banda en los nanotubos semiconductores. Lo rechazamos en este documento ".

Los plasmones son electrones libres en la superficie de metales como el oro, nanopartículas de plata o incluso de aluminio que, cuando se activa por un láser u otra energía externa, ondular como olas en un estanque. Las ondas fuertes pueden desencadenar respuestas de plasmones en nanopartículas adyacentes. Están siendo investigados en Rice y en otros lugares para su uso en sofisticadas aplicaciones médicas y electrónicas.

La investigación del grupo Kono mostró plasmones ondulando a frecuencias de terahercios solo a lo largo de la longitud de un nanotubo, pero no a lo ancho. "La única forma en que los portadores de carga pueden moverse es en la dirección larga, "Dijo Kono. Los investigadores utilizaron previamente este hecho para demostrar que los nanotubos de carbono alineados actúan como un excelente polarizador de terahercios con un rendimiento mejor que los polarizadores comerciales basados ​​en rejillas metálicas".

Los nanotubos pueden ser miles de veces más largos que anchos, y la capacidad de hacerlos crecer (o cortarlos) a longitudes específicas o de dopar nanotubos semiconductores para agregar portadores libres haría que los tubos sean altamente sintonizables para frecuencias de terahercios, Dijo Kono.

"Este artículo solo aclara el origen de este efecto, ", dijo." Ahora que lo entendemos, hay mucho que hacer. Crearemos varios dispositivos de terahercios, arquitecturas y sistemas basados ​​en plasmones de nanotubos de carbono ".