Трехстенные углеродные нанотрубки могут быть гораздо полезнее одностенных

Однослойные, двухслойные и трехслойные углеродные нанотрубки (схематическое изображение). (кликните картинку для увеличения)

Однослойные, двухслойные и трехслойные углеродные нанотрубки (схематическое изображение). (кликните картинку для увеличения)

20.02.2013 (20:14)
Просмотров: 2877
Рейтинг: 2.00
Голосов: 1

Теги:
нанотрубка, графен,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Первые исследования трехслойных углеродных нанотрубок с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния показали, что наружные оболочки двухслойных и трехслойных нанотрубок защищают их внутренние слои от взаимодействия с окружающей средой. Это открытие натолкнуло ученых из США, Германии и Японии на необходимость исследовать эти структуры гораздо подробнее, чем они рассматривались до сих пор. По их мнению, сложные конструкции могут еще больше расширить диапазон возможных применений углеродных нанообъектов.

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.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100