p Nanotubos de carbono metálico mostram uma grande promessa para aplicações de microeletrônica a linhas de energia por causa de sua transmissão balística de elétrons. Mas quem sabia que os ímãs poderiam parar esses elétrons em seu caminho? p O físico do arroz Junichiro Kono e sua equipe têm estudado o efeito Aharonov-Bohm - a interação entre partículas eletricamente carregadas e campos magnéticos - e como ele se relaciona com os nanotubos de carbono. Enquanto faz isso, eles chegaram à conclusão inesperada de que os campos magnéticos podem transformar nanotubos altamente condutores em semicondutores.

p Suas descobertas foram publicadas online este mês em Cartas de revisão física .

p "Quando você aplica um campo magnético, uma lacuna de banda se abre e se torna um isolante, "disse Kono, um professor Rice em engenharia elétrica e da computação e em física e astronomia. "Você está transformando um condutor em um semicondutor, e você pode alternar entre os dois. Portanto, este experimento explora um aspecto importante dos resultados do efeito Aharonov-Bohm e as novas propriedades magnéticas dos nanotubos de carbono. "

p Kono, o estudante de graduação Thomas Searles e seus colegas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e do Japão mediram com sucesso a suscetibilidade magnética de uma variedade de nanotubos pela primeira vez; eles confirmaram que os metais são muito mais suscetíveis a campos magnéticos do que os nanotubos semicondutores, dependendo da orientação e força do campo.

p Nanotubos de parede única (SWNTs) - folhas enroladas de grafeno - pareceriam todos iguais a olho nu se pudéssemos vê-los. Mas um olhar mais atento revela que os nanotubos vêm em muitas formas, ou quiralidades, dependendo de como eles são rolados. Alguns são semicondutores; alguns são metálicos altamente condutores. O padrão ouro para condutividade é o nanotubo de poltrona, assim chamada porque as extremidades abertas formam um padrão que se parece com poltronas.

p Não apenas qualquer ímã serviria para seus experimentos. Kono e Searles viajaram para o Tsukuba Magnet Laboratory no National Institute for Materials Science (NIMS) no Japão, onde o segundo maior eletroímã do mundo foi usado para provocar um conjunto refinado de 10 quiralidades de SWNTs, alguns metálicos e alguns semicondutores, em revelar seus segredos.

p Aumentando o grande ímã para 35 tesla, eles descobriram que os nanotubos começariam a se alinhar em paralelo e que os metálicos reagiam muito mais fortemente do que os semicondutores. (Para comparação, a máquina de ressonância magnética média para imagens médicas tem eletroímãs classificados em 0,5 a 3 tesla.) A análise espectroscópica confirmou os metálicos, particularmente nanotubos de poltrona, eram duas a quatro vezes mais suscetíveis ao campo magnético do que os semicondutores e que cada quiralidade reagia de maneira diferente.

p Os nanotubos tinham cerca de 0,7 a 0,8 nanômetros de largura e 500 nanômetros de comprimento, portanto, as variações no tamanho não foram um fator nos resultados de Searles. Ele passou uma semana no outono passado realizando experimentos no "híbrido, "um ímã supercondutor de grande diâmetro que contém um ímã resistivo resfriado a água.

p Kono disse que o trabalho continuará em lotes purificados de nanotubos produzidos por ultracentrifugação em Rice. Isso deve render informações mais específicas sobre sua suscetibilidade a campos magnéticos, embora ele suspeite que o efeito deve ser ainda mais forte em metálicos mais longos. “Este trabalho mostra claramente que tubos metálicos e tubos semicondutores são diferentes, mas agora que temos amostras enriquecidas com metais, podemos comparar diferentes quiralidades dentro da família metálica, " ele disse.