Трехстенные углеродные нанотрубки могут быть гораздо полезнее одностенных
 Однослойные, двухслойные и трехслойные углеродные нанотрубки (схематическое изображение). (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Двойные углеродные нанотрубки, как понятно из названия, состоят из концентрических однослойных нанотрубок, связанных между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Как внутренняя, так и внешняя нанотрубка может проявлять полупроводниковые или металлические свойства, но, т.к. внешняя трубка находится в постоянном контакте с окружающей средой, точную информацию о фундаментальных свойствах этой структуры получить достаточно сложно. Для получения информации об этих свойствах группа ученых из Massachusetts Institute of Technology (США), University of Hamburg (Германия), Nagaoka University of Technology (Япония) и Shinshu University (Япония), взялась за изучение трехслойных углеродных нанотрубок.
Условно трехслойные углеродные нанотрубки можно рассматривать, как двухслойную нанотрубку, располагающуюся вокруг однослойной. В своих ранних исследованиях ученые из Massachusetts Institute of Technology (США) обнаружили, что внешняя трубка в такой структуре обеспечивает защиту внутренней от взаимодействия с окружающей средой, что позволяет изучить свойства внутренней нанотрубки более детально. С другой стороны, развернутую трехслойную нанотрубку можно представлять, как тройную ленту графена, имеющую все те же электронные и механические свойства, что и этот плоский материал. Два различных представления открывают массу возможностей для изучения свойств этих нанообъектов.
Совместно международная группа провела исследования трехслойных структур с использованием быстрого, но в то же время достаточно точного спектрометра комбинационного рассеяния. Точность установки была столь высокой, что прибор мог зафиксировать отдельные углеродные нанотрубки.
Целью проведенного анализа было изучение фундаментальных свойств нанотрубок, в частности, характера механического соединения между трубками, контактирующими между собой посредством стенок. В своих исследованиях ученые выявили пять различных трехслойных углеродных нанотрубок, причем во всех образцах расстояния между стенками колебалось от 0,323 до 0,337 нм. Зафиксированное значение больше, чем наблюдалось ранее у двухслойных углеродных нанотрубок (0,284 – 0,323 нм), и уже гораздо ближе к расстоянию между слоями графена при многослойной упаковке (0,335 нм). Также было обнаружено, что взаимодействия между концентрическими трубками по-разному влияют на отдельные наноструктуры, в зависимости от их «металличности». Однако при этом трубки в трехслойных структурах не «спариваются» так, как это происходит в двухслойных. Это говорит о том, что в такой многослойной конструкции, нанотрубки по большей части остаются независимыми друг от друга, вне зависимости от расстояния.
Как считают сами ученые, проделанная ими работа в будущем будет иметь чрезвычайно большое значение для технологических приложений углеродных нанотрубок. В частности, ученые рассчитывают на создание новых структур за счет эксплуатации взаимодействия отдельных трубок между собой (поскольку энергия их взаимодействия влияет как на электронные, так и на колебательные свойства нанотрубок). Подробные результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.
Также по теме:
- Шум поможет обнаружению газов с помощью графена
- Треугольгики из дисульфида вольфрама излучают свет
- Графен с дефектами применим для охлаждения
- Массивы графеновых нанолент становятся еще меньше
- Приграничные дефекты влияют на механические свойства графена
Источники: