کاوش اسرار درونی نانولوله‌های کربنی چندلایه

محققان دانشگاه سوری نشان داده‌اند که درک ساختار لایه سطحی یک نانولوله کربنی چندلایه برای پیش‌بینی خواص الکترونیکی آن کافی نیست. تأثیر لایه‌های درونی زیاد است و اهمیت این لایه‌ها، هنگامی که نانولوله‌های کربنی چندلایه برای ساخت ادوات الکترونیکی از قبیل ترانزیستورها و رابط‌های داخلی مولکولی استفاده می‌شوند، مشخص شده‌است.

محققان دانشگاه سوری نشان داده‌اند که درک ساختار لایه سطحی یک نانولوله
کربنی چندلایه برای پیش‌بینی خواص الکترونیکی آن کافی نیست. تأثیر لایه‌های
درونی زیاد است و اهمیت این لایه‌ها، هنگامی که نانولوله‌های کربنی چندلایه
برای ساخت ادوات الکترونیکی از قبیل ترانزیستورها و رابط‌های داخلی مولکولی
استفاده می‌شوند، مشخص شده‌است.
این تحقیق برای شناخت خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی و درک رفتارشان
در سطح اتمی انجام شده‌است. این شناخت و درک برای استفاده از فرصت‌های
فراوانی که این سیستم‌ها برای توسعه ادوات نانومقیاس عملی، پیشنهاد می‌دهند،
کاملاً ضروری است.
خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی تک‌جداره که از پیچاندن صفحات منفرد
گرافیت (به ضخامت یک اتم) تشکیل شده‌اند، به قطر و درجه پیچش‌‌شان بستگی
دارد. بسته به پیکربندی، نانولوله می‌تواند به عنوان یک هادی فلزی و یا
نیمه‌هادی عمل بکند، و این رابطه بین ساختار و خواص الکترونیکی به‌صورت
تئوری پیش‌بینی شده و عملاً با میکروسکوپ تونلی پیمایشگر (STM) نیز تأیید
شده‌است. در حالی که تحقیقات زیادی در زمینه نانولوله‌های کربنی تک‌جداره
انجام شده و به‌خوبی تعیین مشخصات شده‌اند، اما شناخت چندانی نسبت نانولوله‌های
چنددیواره که از لوله‌های تودرتو ساخته شده‌اند، وجود ندارد. استحکام جفت‌شدگی
الکتریکی بین لایه‌ها چگونه است؟ چگونه پیچش لایه‌های درونی، هدایت
الکتریکی نانولوله‌های چندلایه را تحت تأثیر قرار می‌دهد؟
محققان دانشگاه سوری در این زمینه تحقیق کرده‌اند و با استفاده از
میکروسکوپ STM ، در نانولوله‌های کربنی دوجداره رابطه صریحی بین پیچش لوله‌های
تشکیل‌دهنده، جفت‌شدگی الکترونیکی و ساختار الکترونیکی آنها، شرح داده‌اند.
کریستینا گیوسکا، سرپرست این گروه تحقیقاتی، می‌گوید: «این کار برای محققان
ساختارهای کربنی، اهمیت بنیادی دارد، زیرا برای اولین بار است که یک رابطه
مستقیم بین خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی چنددیواره و قطر و شاخص‌های
کایرالِ (پیچشِ) لایه‌های داخلی مطرح می‌شود».
راوی سیلوا، یکی دیگر از این محققان، اشاره کرد: «این کار برای همه ما که
در زمینه هدایت در نانولوله‌های کربنی و شکل‌های دیگر انتقال کوانتومی در
ساختارهای یک‌بعدی تحقیق می‌کنیم، اهمیت زیادی دارد و به‌روشنی اهمیت برهم‌کنش
الکترونیکی بین لایه‌های مجاور در ساختار یک بعدی را نشان می‌دهد؛ چیزی که
قبلاً توجه کمتری به آن می‌شد. این کار، تحقیق در زمینه استفاده از
نانولوله‌های کربنی در اتصالات داخلی در صنعت IC را سرعت بیشتری خواهد داد.
شاید اگر از نانولوله‌های چنددیواره برای سیم‌های رابط داخلی بین نیمه‌هادی‌ها
استفاده شود، ضروری برای داشتن تنها نانولوله‌های کربنی فلزی وجود نداشته
باشد».
نتایج این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده‌است.