ارائه مدلی برای بررسی اثر ناخالصی‌ها در رسانش نانولوله‌های کربنی

آقای پویا پرتوی آذر، دانشجوی دوره دکتری فیزیک دانشگاه علم و صنعت در قالب پروژه دکتری خود و با همکاری آقای دکتر افشین نمیرانیان عضو هئیت علمی دانشگاه علم و صنعت، موفق به ارائه مدلی برای بررسی اثر ناخالصی‌ها بر رفتار الکترونیکی نانولوله کربنی با طول محدود شده‌اند. ایشان در توضیح نحوه به دست آوردن مدل مورد نظر، اظهار داشتند: “برای به‌دست آوردن تصحیح مرتبه اول رسانش، در حضور یک تک ناخالصی و برهم‌کنش الکترون‌های رسانش در نانولوله کربنی با ناخالصی، از رهیافت اختلالی همراه با نمایش کوانتش دوم برای هامیلتونی کل استفاده شده است.

در این روش، برهم‌کنش الکترون‌ها با ناخالصی اثر خود را در نرخ اتلاف انرژی الکترون‌های رسانش نشان می‌دهد. پس از محاسبات نسبتاً ساده اما طولانی می‌توان به رابطه تصحیح مرتبه اول رسانش (G1) در حضور یک تک ناخالصی رسید. از آنجا که روند گفته شده در بالا قابل اجرا برای ساختارهای فلزی است، از میان انواع مختلف نانولوله‌ها، نانولوله‌های دسته مبلی (armchair) انتخاب شدند. زیرا این نوع نانولوله‌ها کاندیداهای بسیار خوبی برای نانولوله‌های فلزی هستند.

برای شبیه‌سازی رفتار نانولوله‌های کربنی تک دیواره دسته مبلی، ابتدا مدل ذره در جعبه در نظر گرفته و سپس برای نگهداشتن تناوب ساختاری در راستای محور لوله، تصحیحات ریز و دقیقی بر روی آن انجام شده است.

نتایج به‌دست آمده در این تحقیق، روشی نو برای اسپکتروسکپی تراز‌های انرژی در نانولوله‌های کربنی دسته مبلی ارایه می‌دهد. علاوه بر این می‌توان از این روش به setupهای آزمایشگاهی رسید و از طریق آن مکان اتم‌های کربن روی سطح استوانه‌ای نانولوله کربنی را با تقریب خوبی تخمین زد. شایان ذکر است که با استفاده از روش‌های دقیق‌تر می‌توان جزئیات ساختار نواری نانولوله‌های کربنی را به فیزیکدانان تجربی ارایه داد”.

جزئیات این پژوهش که از حمایت تشویقی ستاد بهره‌مند گردیده، در مجله PHYSICS: CONDENSED MATTER در سال ۲۰۰۸ منتشر شده است.