Investigadores de la Universidad de Rice están trabajando para determinar las propiedades electrónicas de los nanotubos de carbono de doble pared. En este ejemplo, el equipo analizó un nanotubo con dos componentes en zigzag. Los nanotubos individuales tienen espacios de banda y son semiconductores, pero cuando se combinan, los espacios de la banda se superponen y hacen de la doble pared un semimetal. Crédito:Matías Soto
Los investigadores de la Universidad de Rice han determinado que dos paredes son mejores que una cuando se convierten nanotubos de carbono en materiales como el fuerte, fibras conductoras o transistores.
El científico de materiales de arroz Enrique Barrera y sus colegas utilizaron modelos a nivel atómico de nanotubos de doble pared para ver cómo podrían ajustarse para aplicaciones que requieren propiedades particulares. Sabían por el trabajo de otros que los nanotubos de doble pared son más fuertes y rígidos que sus primos de pared simple. Pero descubrieron que algún día podría ser posible ajustar tubos de doble pared para propiedades electrónicas específicas controlando su configuración. ángulos quirales y la distancia entre las paredes.
La investigación reportada en Nanotecnología fue elegida como la "elección del editor" de la revista este mes. La revista también publicó una entrevista con el autor principal del estudio, Matías Soto, estudiante de posgrado de Rice.
Nanotubos de carbon, cultivado por varios métodos, vienen en dos variedades básicas:de pared simple y de paredes múltiples (aquellas con dos o más paredes). Pero los tubos de doble pared ocupan un lugar especial en la jerarquía porque, los investigadores escribieron, se comportan como tubos de pared simple, pero son más fuertes y pueden sobrevivir mejor en condiciones extremas.
El estudiante graduado de Rice Matías Soto, izquierda, y el científico de materiales Enrique Barrera, Derecha, dirigió un estudio para calcular las propiedades de una variedad de nanotubos de carbono de doble pared en zigzag. Descubrieron que algún día podría ser posible ajustar tubos de doble pared para propiedades electrónicas específicas controlando su configuración, ángulos quirales y la distancia entre las paredes. Crédito:Jeff Fitlow
El equipo de Rice descubrió que hay aún más en ellos cuando comenzaron a ver cómo las paredes internas y externas se emparejan usando tubos con quiralidad en zigzag. Debido a que las propiedades eléctricas de los tubos de pared simple dependen de su quiralidad, los ángulos de su disposición hexagonal de átomos, los investigadores pensaron que sería interesante aprender más sobre esas propiedades en los tubos de doble pared.
"Vimos que la interacción entre paredes podría afectar las propiedades electrónicas de los nanotubos de carbono de doble pared y decidimos estudiar este efecto de una manera más sistemática utilizando simulaciones computacionales". "Dijo Soto.
Resultó que tanto la distancia entre las paredes (tan pequeña como una fracción de un nanómetro) como la quiralidad individual de los tubos impactan en las propiedades eléctricas de las paredes dobles. Además, los investigadores encontraron el diámetro del tubo, especialmente el interior, con su curvatura más pronunciada, tiene un impacto pequeño pero significativo en las propiedades semiconductoras de la estructura.
Rompiendo más abajo determinaron que los nanotubos semiconductores envueltos alrededor de metal, Los nanotubos de alta conductividad podrían ser los mejores candidatos para ajustar la banda prohibida, la propiedad que define el valor de un semiconductor.
"Lo más interesante que encontramos fue que cuando se combina un metal con un semiconductor, la banda prohibida depende de la distancia entre ellos, "Dijo Soto.
Todavía no es posible hacerlo, pero la capacidad de ajustar la distancia entre las paredes puede conducir a transistores de nanotubos, él dijo.
Otras configuraciones de nanotubos pueden ser las mejores para convertir en cables conductores macroscópicos de nanotubos de carbono, particularmente con nanotubos metálico-metálicos, los investigadores encontraron.
