As tampas dos nanotubos de carbono são forçadas a ganhar forma por seis pentágonos entre a matriz de hexágonos no tubo de um átomo de espessura. Os pesquisadores da Rice University fizeram um censo de milhares de tampas possíveis e descobriram que as energias dedicadas à sua formação não têm relação com a quiralidade final do tubo. Crédito:Evgeni Penev
(Phys.org) - Um nanotubo de carbono de parede única cresce da tampa redonda para baixo, portanto, é lógico pensar que a formação do limite determina o que se segue. Mas de acordo com pesquisadores da Rice University, não é totalmente assim.
O físico teórico Boris Yakobson e seus colegas de Rice descobriram por meio de análises exaustivas que aqueles que desejam controlar a quiralidade dos nanotubos - a característica que determina suas propriedades elétricas - deveriam olhar para outros aspectos de seu crescimento.
No estudo de Yakobson, o cientista pesquisador Evgeni Penev e o pesquisador de pós-doutorado Vasilli Artyukhov que foi publicado recentemente pelo jornal American Chemical Society ACS Nano , os pesquisadores do Rice descobriram que as paisagens de energia elástica envolvidas na formação da capa não são fortes o suficiente para ditar a quiralidade do nanotubo.
Para obter uma imagem clara de como os limites estão relacionados à quiralidade dos nanotubos, o grupo Rice embarcou em um detalhado, censo de dois anos dos 4, 500 formações de capa possíveis para nanotubos de apenas dois diâmetros, 0,8 e 1 nanômetro, em 21 quiralidades.
A tampa de cada nanotubo tem seis pentágonos - nenhum dos quais pode se tocar - entre uma série de hexágonos, Disse Penev. Eles puxam a tampa e a forçam a se curvar, mas suas posições nem sempre são as mesmas de ponta a ponta.
Mas, como uma determinada quiralidade pode ter centenas de limites possíveis, o fator determinante para quiralidade deve estar em outro lugar, os pesquisadores descobriram. "A contribuição do boné é a energia da curvatura elástica, e então você simplesmente esquece, "Penev disse.
A tampa aparece primeiro quando um nanotubo cresce, mas um estudo realizado por pesquisadores de Rice indica que a energia da formação do tampão não é forte o suficiente para ditar a quiralidade do nanotubo. Crédito:The Yakobson Group
"Existem diferentes fatores que podem estar em jogo, "Yakobson disse." Um é a porção de energia ditada pelo catalisador; outro pode ser a energia das tampas em si. Então, para ter uma visão geral, abordamos a energia dos limites e basicamente a descartamos como um fator na determinação da quiralidade. "
Um nanotubo é uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo, organizada em hexágonos e enrolada em um tubo. A quiralidade se refere à orientação dos hexágonos, e esse ângulo controla o quão bem o nanotubo conduzirá eletricidade.
Um nanotubo metálico condutor perfeito teria os átomos dispostos em "poltronas, "assim chamado porque cortar o nanotubo ao meio faria o topo parecer uma série de poços com átomos para apoios de braços. Gire os hexágonos 30 graus, no entanto, fará um nanotubo semicondutor em "ziguezague". Os nanotubos podem ser um ou outro, ou o ângulo quiral pode ser qualquer coisa entre, com uma variação variável de propriedades elétricas.
Mais de mil tampas de extremidade que compõem este logotipo da Rice University representam uma fração daquelas pesquisadas por pesquisadores da Rice que determinaram que as energias empregadas na formação da tampa não contribuem para a quiralidade dos nanotubos de carbono. A quiralidade se refere ao ângulo dos hexágonos nos nanotubos e determina suas propriedades eletrônicas e outras propriedades desejáveis. Clique na imagem para ver uma versão maior. Crédito:Evgeni Penev
Obter o controle dessas propriedades tem sido uma luta. Idealmente, cientistas poderiam cultivar os tipos específicos de nanotubos de que precisam para uma aplicação, Mas na realidade, eles crescem como uma variedade aleatória que deve então ser separada com uma centrífuga ou por outros meios.
Yakobson suspeita que a resposta está em ajustar a interação entre o catalisador e a borda do nanotubo. "Este estudo mostrou que a energia envolvida na configuração da tampa é razoavelmente plana, "disse ele." Isso é importante saber porque nos permite continuar a trabalhar em outros fatores. "
