Як вивчити справжні властивості вуглецевих нанотрубок? Автор: Andriy · Опубліковано: 16.03.2010 17:01 · Розділ: Наука

Вуглецева нанотрубка. Фото взято з сайту sci-lib.com
Вуглецева нанотрубка. Фото взято з сайту sci-lib.com

Учені з University of Illinois (США) запропонували нову методику дослідження «власних» властивостей вуглецевих нанотрубок. Проведені ними вимірювання в умовах пульсуючих характеристик дозволять одержати нові дані не тільки про нанотрубки, а й про інші перспективні наноструктури, такі як нанопроводи або графен.

Після опублікування в 1991 році першої роботи з вуглецевих нанотрубок (carbon nanotubes, CNT), ці структури стали вельми популярною темою для досліджень різного роду. Досить швидко вченими було доведено, що вуглецеві нанотрубки можуть витримувати вплив високих температур і забезпечувати теплопровідність, яка в десятки разів перевищує аналогічний показник для міді (яку можна порівняти з теплопровідністю алмаза). У свою чергу електричні властивості нанотрубок зробили їх одним з основних кандидатів для майбутньої заміни кремнію при створенні мікрочіпів за «технологічним бар'єром» в 10 нм.

Однак, ці одномірні «конструкції» існують і застосовуються в тривимірному світі. Будь-які структури настільки мініатюрного розміру повинні ретельно вимірятись для того, щоб на підсумковий результат не мали свій вплив флуктуації макроскопічних властивостей. Приміром, транзистори, побудовані з вуглецевих нанотрубок, демонструють гістерезис в залежності сили постійного струму від прикладеної напруги. Іншими словами, результати вимірів для постійного струму залежать не тільки від самої прикладеної зовнішньої напруги, а й від напрямку його зміни. Показання також варіюються залежно від швидкості цієї зміни та інших навколишніх умов. Подібні явища зумовлені тим, електричний заряд, що проходить по трубці, «захоплюють в пастку» оточуючі молекули води, або ж електричні заряди просто переходять в субстанцію, що межує з нанотрубкою, заважаючи дослідникам виявити «справжні» властивості цієї структури (такі як граничне значення напруги і рухливість електричнихзарядів).

Таким чином, ключове питання, яке хвилювало вчених до недавнього часу, звучало так: як можна мінімізувати подібні впливи навколишнього середовища для того, щоб досліджувати власні характеристики настільки дрібномасштабних об'єктів? У відповідь на це питання вчені з University of Illinois (США) запропонували свій шлях вирішення проблеми.

Їх ідея полягає у використанні методики пульсуючих характеристик. Дослідження з застосуванням цієї методики, проведені в широкому діапазоні температур (від 80 до 450 градусів за шкалою Кельвіна), показують, що зменшення часу імпульсу дозволяє знизити гістерезисні явища, що спостерігаються. Зміни тривалості і параметрів імпульсу (а точніше, часів вмикання та вимикання напруги) дозволяють керувати процесом тунелювання «спійманих у пастку» електричних зарядів. Це, в свою чергу, дозволяє запобігти екрануванню прикладеної зовнішньої напруги, тобто знизити гістерезис, що спостерігається.

На основі проведених вимірів вчені розрахували значення рухливості електричних зарядів у вуглецевих нанотрубках. Як виявилося, отримані на експерименті дані добре узгоджуються з передбаченим раніше теоретичним результатом.

Повні результати досліджень опубліковані в журналі Nanotechnology.

Дослідницька група вважає, що запропонований ними метод пульсуючих характеристик може забезпечити вимірювання «справжніх» параметрів не тільки для вуглецевих нанотрубок, а й для інших наноструктур, наприклад, графена або нанопроводів з інших матеріалів. Загалом, методика може бути надзвичайно корисна для розвитку такого напрямку, як молекулярна електроніка.

Джерело sci-lib.com


Інші новини розділу

  • Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини

    Вчені навчилися передбачати рівень інтелекту людини · Jane Holiday · 04.07.2017 11:31

    Люди водночас люблять та ненавидять те, як швидко змінюється та упорядковується цей світ. Ця напруга відчувалася завжди, і нерідко ставала предметом для роздумів. Але тепер, коли вчені можуть створювати карти людського мозку, передбачувати інтелектуальні здібності не складає жодних труднощів.


  • Поради для швидкого написання «диплому»

    Поради для швидкого написання «диплому» · Anastasia · 07.12.2016 18:07

    На сьогоднішній день існує безліч лайфхаків, які допомагають швидко написати наукові роботи. В залежності від зайнятості та розумових здібностей студента написання робіт може забирати певну кількість часу. Перш за все, варто оцінити свої можливості і поставити певну ціль.


  • Вчені назвали найбільший вулкан у світі

    Вчені назвали найбільший вулкан у світі · Марина Левицкая · 25.12.2015 11:08

    Вулкани в усі часи приваблювали людей своєю могутністю та красою. Виверження вулкану – це неймовірне та незабутнє явище.


  • Чи може закінчитись пам'ять?

    Чи може закінчитись пам'ять? · Марина Левицкая · 02.12.2015 11:57

    Важко переоцінити роль пам'яті в житті людини. Вона допомагає засвоювати нові знання про навколишній світ і самого себе. Завдяки пам'яті людина набуває нові вміння та навички, тому це справжній подарунок долі. В повсякденному житті пам'ять допомагає правильно організувати свій час чи знайти потрібну річ.


  • Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус

    Бездумне освоєння Арктики може розбудити смертельний вірус · Марина Левицкая · 09.11.2015 11:08

    Науковці із Росії та Франції заявили про те, що вони виявили в сибірській вічній мерзлоті страшний гігантський вірус. Дослідники припускають, що йому близько 30 тисяч років. Він має назву Mollivirussibericum, що з латинської перекладається, як м'який сибірський вірус. Вчені вважають, що такі віруси дуже небезпечні для людини. Вони здатні виживати в будь-яких умовах на протязі досить довгого часу. Люди бездумно освоюють Арктику і тому ризикують розбудити це страшний вірус.