Onderzoekers van de Rice University hebben vastgesteld dat twee muren beter zijn dan één bij het omzetten van koolstofnanobuizen in materialen als sterk, geleidende vezels of transistoren.

Rijstmateriaalwetenschapper Enrique Barrera en zijn collega's gebruikten atomaire modellen van dubbelwandige nanobuisjes om te zien hoe ze kunnen worden afgestemd op toepassingen die bepaalde eigenschappen vereisen. Ze wisten uit het werk van anderen dat dubbelwandige nanobuisjes sterker en stijver zijn dan hun enkelwandige neven. Maar ze ontdekten dat het ooit mogelijk zou kunnen zijn om dubbelwandige buizen af ​​te stemmen op specifieke elektronische eigenschappen door hun configuratie te regelen. chirale hoeken en de afstand tussen de muren.

Het onderzoek gerapporteerd in Nanotechnologie werd deze maand gekozen als de "uitgeverskeuze" van het tijdschrift. Het tijdschrift publiceerde ook een interview met de hoofdauteur van het onderzoek, Rijst afgestudeerde student Matías Soto.

Koolstof nanobuisjes, op verschillende manieren gekweekt, zijn er in twee basisvarianten:enkelwandig en meerwandig (die met twee of meer wanden). Maar dubbelwandige buizen nemen een speciale plaats in in de hiërarchie omdat, de onderzoekers schreven, ze gedragen zich enigszins als enkelwandige buizen, maar zijn sterker en beter bestand tegen extreme omstandigheden.

Het Rice-team ontdekte dat er nog meer aan de hand was toen ze begonnen te kijken hoe de binnen- en buitenmuren op elkaar aansluiten met behulp van buizen met zigzag-chiraliteit. Omdat de elektrische eigenschappen van enkelwandige buizen afhangen van hun chiraliteit - de hoeken van hun hexagonale rangschikking van atomen - dachten de onderzoekers dat het interessant zou zijn om meer te weten te komen over die eigenschappen in dubbelwandige buizen.

"We zagen dat de interactie tussen de muren de elektronische eigenschappen van dubbelwandige koolstofnanobuizen zou kunnen beïnvloeden en besloten dit effect op een meer systematische manier te bestuderen met behulp van computersimulaties, ' zei Soto.

Het bleek dat zowel de afstand tussen de wanden - zo klein als een fractie van een nanometer - als de individuele chiraliteit van de buizen de elektrische eigenschappen van de dubbele wanden beïnvloeden. In aanvulling, de onderzoekers vonden de diameter van de buis - vooral de binnenste, met zijn meer uitgesproken kromming - heeft een kleine maar significante invloed op de halfgeleidende eigenschappen van de structuur.

Door het verder op te splitsen, ze hebben vastgesteld dat halfgeleidende nanobuisjes om metalen, sterk geleidende nanobuisjes zouden de beste kandidaten kunnen zijn voor het afstemmen van de band gap, de eigenschap die de waarde van een halfgeleider definieert.

"Het meest interessante dat we ontdekten, was dat wanneer je een metaal combineert met een halfgeleider, de bandgap hangt af van de afstand ertussen, ' zei Soto.

Het is nog niet mogelijk om dit te doen, maar de mogelijkheid om de afstand tussen muren aan te passen kan leiden tot nanobuistransistors, hij zei.

Andere nanobuisconfiguraties kunnen het beste zijn om te veranderen in geleidende draden van macroscopische koolstofnanobuisjes, in het bijzonder met metaal-metalen nanobuisjes, vonden de onderzoekers.