p (Phys.org) - Nanotubos de carbono transportam sinais plasmônicos na faixa terahertz do espectro eletromagnético, mas apenas se forem metálicos por natureza ou dopados. p Em uma nova pesquisa, o laboratório do físico Junichiro Kono da Rice University refutou teorias anteriores de que a resposta dominante do terahertz vem de nanotubos semicondutores de gap estreito.

p Saber que nanotubos metálicos ou dopados respondem com ondas plasmônicas em frequências terahertz abre a possibilidade de que os tubos podem ser usados ​​em uma ampla gama de amplificadores optoeletrônicos, detectores, polarizadores e antenas.

p O trabalho de Kono e seus colegas Rice apareceu online recentemente no jornal American Chemical Society Nano Letras .

p Os cientistas há muito tempo estão cientes de um pico de terahertz nos nanotubos, os minúsculos cilindros de carbono enrolado que são muito promissores para materiais avançados. Mas experimentos em lotes de nanotubos, que geralmente crescem em uma variedade de tipos, quer queira quer não, falhou em revelar por que estava lá.

p A origem do pico não era explicável porque os pesquisadores só foram capazes de fazer experimentos em lotes mistos de tipos de nanotubos, disse Qi Zhang, um estudante de pós-graduação no grupo de Kono e autor principal do artigo. “Todo o trabalho anterior foi feito com uma mistura de tubos semicondutores e metálicos. Somos os primeiros a identificar claramente a natureza plasmônica dessa resposta terahertz, " ele disse.

p A crescente experiência de Rice em separar nanotubos por tipo permitiu que Kono e seu grupo testassem picos de terahertz em lotes de nanotubos metálicos puros conhecidos como "poltronas" e também não metálicos. tubos semicondutores.

p "Espera-se que os nanotubos de carbono metálico mostrem ressonância de plasmon na faixa de terahertz e infravermelho, mas nenhum grupo demonstrou claramente a existência de plasmons em nanotubos de carbono, "Disse Zhang." Anteriormente, as pessoas propuseram uma explicação possível - que o pico de terahertz é devido à absorção entre bandas nos pequenos intervalos de banda em nanotubos semicondutores. Rejeitamos isso neste artigo. "

p Plasmons são elétrons livres na superfície de metais como ouro, nanopartículas de prata ou mesmo de alumínio que, quando acionado por um laser ou outra energia externa, ondular como ondas em um lago. Ondas fortes podem desencadear respostas de plasmon em nanopartículas adjacentes. Eles estão sendo investigados na Rice e em outros lugares para uso em aplicações eletrônicas e médicas sofisticadas.

p A pesquisa do grupo Kono mostrou plasmons ondulando em frequências terahertz apenas ao longo do comprimento de um nanotubo, mas não em toda a sua largura. "A única maneira que os transportadores de carga podem se mover é na direção longa, "Disse Kono. Os pesquisadores já usaram esse fato para demonstrar que os nanotubos de carbono alinhados atuam como um excelente polarizador terahertz com desempenho melhor do que os polarizadores comerciais baseados em grades metálicas.

p Os nanotubos podem ser milhares de vezes mais longos do que largos, e a capacidade de aumentá-los (ou cortá-los) em comprimentos específicos ou de dopar nanotubos semicondutores para adicionar portadores livres tornaria os tubos altamente sintonizáveis ​​para frequências terahertz, Kono disse.

p “Este artigo apenas esclarece a origem desse efeito, "disse ele." Agora que entendemos, há muito o que fazer. Estaremos fazendo vários dispositivos terahertz, arquiteturas e sistemas baseados em plasmons de nanotubos de carbono. "