Pesquisadores da Rice University estão trabalhando para determinar as propriedades eletrônicas dos nanotubos de carbono de parede dupla. Neste exemplo, a equipe analisou um nanotubo com dois componentes em ziguezague. Os nanotubos individuais têm lacunas de banda e são semicondutores, mas quando combinados, as lacunas da faixa se sobrepõem e fazem da parede dupla um semimetal. Crédito:Matías Soto
Pesquisadores da Rice University determinaram que duas paredes são melhores do que uma ao transformar nanotubos de carbono em materiais fortes, fibras condutoras ou transistores.
O cientista de materiais de arroz Enrique Barrera e seus colegas usaram modelos de nível atômico de nanotubos de parede dupla para ver como eles podem ser ajustados para aplicações que requerem propriedades específicas. Eles sabiam pelo trabalho de outros que os nanotubos de parede dupla são mais fortes e rígidos do que seus primos de parede simples. Mas eles descobriram que algum dia pode ser possível ajustar tubos de parede dupla para propriedades eletrônicas específicas, controlando sua configuração, ângulos quirais e a distância entre as paredes.
A pesquisa relatada em Nanotecnologia foi escolhida como a "escolha do editor" da revista neste mês. O jornal também publicou uma entrevista com o autor principal do estudo, Matías Soto, estudante de pós-graduação em arroz.
Nanotubos de carbono, cultivado por vários métodos, vêm em duas variedades básicas:parede simples e parede múltipla (aqueles com duas ou mais paredes). Mas os tubos de parede dupla ocupam um lugar especial na hierarquia porque, os pesquisadores escreveram, eles se comportam um pouco como tubos de parede única, mas são mais fortes e mais capazes de sobreviver a condições extremas.
Matías Soto, estudante de graduação em arroz, deixou, e o cientista de materiais Enrique Barrera, direito, conduziu um estudo para calcular as propriedades de uma variedade de nanotubos de carbono de parede dupla em zigue-zague. Eles descobriram que algum dia pode ser possível ajustar tubos de parede dupla para propriedades eletrônicas específicas, controlando sua configuração, ângulos quirais e a distância entre as paredes. Crédito:Jeff Fitlow
A equipe do Rice descobriu que eles têm ainda mais importância quando começaram a observar como as paredes interna e externa combinam usando tubos com quiralidade em zigue-zague. Como as propriedades elétricas dos tubos de parede simples dependem de sua quiralidade - os ângulos de seu arranjo hexagonal de átomos - os pesquisadores pensaram que seria interessante aprender mais sobre essas propriedades em tubos de parede dupla.
“Vimos que a interação entre paredes poderia afetar as propriedades eletrônicas de nanotubos de carbono de parede dupla e decidimos estudar esse efeito de uma forma mais sistemática usando simulações computacionais, "Disse Soto.
Descobriu-se que tanto a distância entre as paredes - tão pequena quanto uma fração de nanômetro - e a quiralidade individual dos tubos afetam as propriedades elétricas das paredes duplas. Além disso, os pesquisadores descobriram o diâmetro do tubo - especialmente o interno, com sua curvatura mais pronunciada - tem um impacto pequeno, mas significativo nas propriedades semicondutoras da estrutura.
Dividindo ainda mais, eles determinaram que nanotubos semicondutores enrolados em metal, nanotubos altamente condutores podem ser os melhores candidatos para ajustar o gap, a propriedade que define o valor de um semicondutor.
"A coisa mais interessante que descobrimos foi que, quando você combina um metal com um semicondutor, o gap depende da distância entre eles, "Disse Soto.
Ainda não é possível fazer isso, mas a capacidade de ajustar a distância entre as paredes pode levar a transistores de nanotubos, ele disse.
Outras configurações de nanotubos podem ser melhores para se transformar em fios condutores de nanotubos de carbono macroscópicos, particularmente com nanotubos metálico-metálicos, os pesquisadores descobriram.
