Oamenii de știință din SUA au reușit să introducă amestecuri de azot în nanotuburi de carbon folosind o metodă care controlează pur și simplu cantitatea de gaz activ conținând azot în timpul creșterii. Rezultatul obținut de aceștia înseamnă că metoda ar putea fi utilizată pentru a controla flexibil natura electronică a acestor nanostructuri care ar putea fi utilizate în domeniul energetic, al dispozitivelor de stocare și al altora.
Măsurătorile arată că nanotuburile de carbon cu un amestec de atomi de azot conduc curentul electric mult mai bine decât nanotuburile de carbon pure. Acest lucru se datorează faptului că atomii de impuritate schimbă nivelul Fermi în semiconductor în direcția benzii de conducere. Astfel, amestecul de azot deschide cele mai largi posibilități de control al conductivității nanotuburilor. În particular, această proprietate poate fi utilizată pentru a crea nanotuburi având nivele diferite de Fermi la diferite capete; de fapt, având o conductivitate diferită (pentru aceasta este suficient să se includă pur și simplu o cantitate diferită de impurități în nanotubul din diferite capete). Acest lucru ar permite dezvoltarea de tot felul de materiale inginerești cu o gamă largă de aplicații.
Cercetătorii de la Universitatea Rice și de la Universitatea Vanderbilt (SUA) au folosit o tehnică cunoscută sub denumirea de Super-Growth (supergrow) în combinație cu un strat catalitic ultra-subțire de fier de 0,5 nm. Acest lucru a făcut posibilă dezvoltarea unor nanotuburi cu un singur perete, care sunt asamblate în structuri orientate vertical, fixate pe un strat catalitic ultrastrat. Creșterea nanotuburilor de carbon în acest sistem este rapidă datorită prezenței unei mici cantități de vapori de apă în volumul unde sunt amplasate nanotuburile.
Pentru a adăuga impurități nanotuburilor de carbon în creștere, oamenii de știință au combinat pur și simplu în munca lor mai multe metode descoperite mai devreme; în special, ideea de super-creștere descrisă mai sus utilizând un precursor care se descompune în molecule active cu o legătură triplă între carbon și azot. Astfel, în procesul de creștere, atomii de azot intră și în nanotub. Cantitatea de impuritate poate fi controlată printr-o simplă reglementare a cantității de precursor. De asemenea, oamenii de stiinta au descoperit ca cianura de hidrogen (HCN) poate asigura includerea numarului necesar de atomi de azot intr-o nanotub de carbon (adica actioneaza ca precursor). Este de remarcat faptul că structura cianurii de hidrogen este foarte asemănătoare cu C2H2, cea mai activă substanță care promovează creșterea nanotuburilor de carbon pure.
Cercetatorii cred ca munca depusa este un pas imens spre introducerea controlata a impuritatilor in nanomaterialele de carbon. Nanotuburile de carbon cu un amestec de azot pot fi utilizate pentru a crea structuri mai conductive în cadrul dispozitivelor de conservare a energiei (de exemplu supercapacitorii) sau pentru formarea firelor ușoare din nanotuburile de carbon. Pentru astfel de componente, există deja o mare cerere, de exemplu, în industria spațială (deși în prezent în aceste zone se utilizează cuprul obișnuit).
În continuare, oamenii de știință intenționează să investigheze proprietățile nanotuburilor cultivate atât la nivel macro, cât și la nivelul unei nanotuburi.
Trimiteți-le prietenilor: