مطابق نتایج جدید فیزیک‌دانان آمریکایی افزودن هیدروژن به نانولوله‌های کربنی، هنگامی که در یک زمینه (matrix) دی‌الکتریک مانند دی‌اکسید سیلیکون جاسازی شده باشند، به حفظ خواص الکترونیکی آنها کمک می‌کند. نانولوله‌های جاسازی شده می‌توانند برای انواع کاربردها از قبیل ترانزیستورها و دیودها ایده‌آل باشند اما حفظ خواص بی‌نظیر این مواد نیز مسئله مهمی است.
حفظ خواص نانولوله‌های کربنی متصل شده با افزودن هیدروژن
مطابق نتایج جدید فیزیک‌دانان آمریکایی افزودن هیدروژن به نانولوله‌های
کربنی، هنگامی که در یک زمینه (matrix) دی‌الکتریک مانند دی‌اکسید سیلیکون
جاسازی شده باشند، به حفظ خواص الکترونیکی آنها کمک می‌کند. نانولوله‌های
جاسازی شده می‌توانند برای انواع کاربردها از قبیل ترانزیستورها و دیودها
ایده‌آل باشند اما حفظ خواص بی‌نظیر این مواد نیز مسئله مهمی است.
نانولوله‌های کربنی می‌توانند بواسطه خواص الکترونیکی و مکانیکی عالی خود
در محدوده وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند. این مواد هم‌اکنون
نیز برای ساخت ترانزیستورهای اثرمیدان و برای افزایش استحکام مکانیکی
نانوکامپوزیت‌ها به‌کار می‌روند. در تمام این کاربردها، نانولوله‌ها بر روی
یک بستر دی‌الکتریک که غالباً دی‌اکسید سیلیکون است، قرار داده می‌شوند.
ممکن است درون شیشه یا مواد بلوری دیگر نیز قرار داده شوند.
محققان قصد دارند نانولوله‌های کربنی را به گونه‌ای با اجزای دیگر یکپارچه
کنند که خواص آنها بدون تغییر باقی بماند. اگرچه تحقیقات قبلی نشان داده‌اند
که نانولوله‌ها هنگامی که بر روی یک بستر اکسید سیلیکونی قرار می‌گیرند،
تغییرات ساختاری قابل توجهی را متحمل می‌شوند. این امر به دلیل پیوند و
برهم‌کنش نانولوله‌ها با محیط اطراف آنهاست.
Tsetseris و Pantelides دو تن از پژوهشگران دانشگاه واندربیلت نشان
دادند که هیدروژن‌دهی نانولوله‌ها پس از جای گرفتن آنها بر روی بستر مورد
نظر باعث شکسته شدن پیوندهایی می‌شود که آنها را به محیط پیرامون خود متصل
کرده‌اند. بدین ترتیب نانولوله‌ها به طور شناور در زمینه قرار گرفته و
خواص الکترونیکی آنها به حالت اولیه بسیار نزدیک است.
این محققان نتایج خود را با کمک ابررایانه‌های پرقدرت در مرکز آزمایشگاه
ملیOak Ridge بدست آوردند. Tsetseris گفت: “افزایش مداوم توان محاسباتی به
همراه ظهور نرم‌افزارهای مؤثر و پیشرفته، ما را قادر می‌سازد تا از عهده
مسائل پیچیده در مقیاس نانو برآمده و خواص ساختارهای جدیدی که امکان اجرا و
آزمایش آنها در آزمایشگاه وجود ندارد را پیش‌بینی کنیم”.
طبق نظر این محققان، هیدروژن با ورود به پیوندهای کربن- اکسیژن- سیلیکون
سبب رها شدن نانولوله‌ها می‌شود. آنها با استفاده از یک برنامه محاسبه‌گر
مکانیک کوانتومی برای کاوش پیوند یک نانولوله وارد شده با زمینه دی‌اکسید
سیلیکون و چگونگی برهم‌کنش هیدروژن با این ساختار، این فرضیه را تایید
کردند.
این نتایج می‌توانند برای بهینه‌سازی تجهیزاتی از قبیل ترانزیستورها
و حسگرهایی که در آنها نانولوله‌های کربنی نقش مهمی دارند، مفید باشند.
فرآیندهایی نظیر رسوب اکسید و هیدروژن‌دهی می‌تواند در بهبود سطح مشترک بین
نانولوله‌های کربنی و محیط دربرگیرنده آنها بسیار مؤثر باشد. مرحله مهم
دیگر مدل‌سازی مشخصات یک ابزار ساخته شده از نانولوله‌های کربنی شناور در
دی‌اکسید سیلیکون که به عنوان اکسید گیت (gate) عمل می‌کند، است.
نتایج این تحقیقات در مجله .Phys. Rev. Lett چاپ شده است.
