Las tapas de nanotubos de carbono son forzadas a dar forma mediante seis pentágonos entre la matriz de hexágonos en el tubo de un solo átomo de espesor. Los investigadores de la Universidad de Rice hicieron un censo de miles de posibles casquetes y encontraron que las energías dedicadas a su formación no tienen nada que ver con la quiralidad final del tubo. Crédito:Evgeni Penev
(Phys.org) —Un nanotubo de carbono de pared simple crece desde la tapa redonda hacia abajo, por lo que es lógico pensar que la formación del límite determina lo que sigue. Pero según los investigadores de la Universidad de Rice, eso no es del todo cierto.
El físico teórico Boris Yakobson y sus colegas de Rice descubrieron a través de un análisis exhaustivo que aquellos que desean controlar la quiralidad de los nanotubos, la característica que determina sus propiedades eléctricas, deberían considerar otros aspectos de su crecimiento.
En el estudio de Yakobson, el científico investigador Evgeni Penev y el investigador postdoctoral Vasilli Artyukhov que fue publicado recientemente por la revista American Chemical Society ACS Nano , Los investigadores de Rice encontraron que los paisajes de energía elástica involucrados en la formación del casquete no son lo suficientemente fuertes como para dictar la quiralidad del nanotubo.
Para tener una idea clara de cómo se relacionan las tapas con la quiralidad de los nanotubos, el grupo de Rice se embarcó en una detallada, censo de dos años de los 4, 500 posibles formaciones de casquete para nanotubos de solo dos diámetros, 0,8 y 1 nanómetro, a través de 21 quiralidades.
La tapa de cada nanotubo tiene seis pentágonos, ninguno de los cuales puede tocarse entre sí, entre una serie de hexágonos, Dijo Penev. Tiran de la tapa y la obligan a curvarse, pero sus posiciones no son siempre las mismas de un tope a otro.
Pero debido a que una quiralidad determinada puede tener cientos de límites posibles, el factor determinante de la quiralidad debe estar en otra parte, los investigadores encontraron. "La contribución de la gorra es la energía de curvatura elástica, y luego lo olvidas "Dijo Penev.
La tapa aparece primero cuando se cultiva un nanotubo, pero un estudio realizado por investigadores de Rice indica que la energía de la formación del casquete no es lo suficientemente fuerte como para dictar la quiralidad del nanotubo. Crédito:El Grupo Yakobson
"Hay diferentes factores que pueden estar en juego, "Yakobson dijo." Uno es la porción de energía dictada por el catalizador; otro puede ser la energía de las tapas per se. Entonces, para tener una idea general, abordamos la energía de las tapas y básicamente la descartamos como un factor para determinar la quiralidad ".
Un nanotubo es una hoja de átomos de carbono de un átomo de espesor dispuestas en hexágonos y enrolladas en un tubo. La quiralidad se refiere a la orientación de los hexágonos, y ese ángulo controla qué tan bien el nanotubo conducirá la electricidad.
Un nanotubo metálico conductor perfecto tendría los átomos dispuestos en "sillones, "así llamado porque cortar el nanotubo por la mitad haría que la parte superior pareciera una serie de pozos con átomos como apoyabrazos. Gire los hexágonos 30 grados, aunque, formará un nanotubo semiconductor en "zigzag". Los nanotubos pueden ser uno u otro, o el ángulo quiral puede ser cualquier valor intermedio, con una gama variable de propiedades eléctricas.
Más de mil tapas finales que componen este logotipo de la Universidad de Rice representan una fracción de los encuestados por los investigadores de Rice que determinaron que las energías empleadas en la formación de la tapa no contribuyen a la quiralidad de los nanotubos de carbono. La quiralidad se refiere al ángulo de los hexágonos en los nanotubos y dicta sus propiedades electrónicas y otras deseables. Haga clic en la imagen para una versión más grande. Crédito:Evgeni Penev
Conseguir el control de estas propiedades ha sido una lucha. Idealmente, los científicos podrían cultivar los tipos específicos de nanotubos que necesitan para una aplicación, Pero en la realidad, crecen como un surtido aleatorio que luego debe separarse con una centrífuga o por otros medios.
Yakobson sospecha que la respuesta está en ajustar la interacción entre el catalizador y el borde del nanotubo. "Este estudio mostró que la energía involucrada en la configuración de la tapa es razonablemente plana, ", dijo." Es importante saberlo porque nos permite seguir trabajando en otros factores ".
