Физики объяснили, почему углеродные нанотрубки хорошо проводят ток

Физики МФТИ, институтов РАН, Сколковского института науки и технологий и финского института Аалто провели исследования проводимости углеродных нанотрубок. В работе, опубликованной в журнале Carbon, ученые объясняют, почему неметаллический материал обладает электропроводимостью металлов.


Углеродные трубки сделаны из графена – двумерного материала, представляющего собой лист толщиной в один атом углерода. Сворачивание такого листа в цилиндр образует полую трубку диаметром от доли до десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров. Свойства углеродных нанотрубок делают их перспективным материалом для различных отраслей: в них сочетается легкость, температурная и механическая устойчивость, высокая прочность, хорошая тепло- и электропроводимость. Промышленный интерес также вызывают пленки, образованные из углеродных нанотрубок. В частности, они могут применяться для создания гибкой электроники, позволяющей избавиться от тяжелых и жестких материалов при производстве компьютерных систем.

Для исследования электродинамических свойств материала ученые объединили однослойные нанотрубки в пленки, аналогичные тем, что используются в гибких дисплеях и сенсорных панелях. Наблюдение за изменением свойств проходило при воздействии инфракрасного и терагерцевого излучений при разной температуре и длине волны. Излучению подвергались пленки из чистого углерода и образцы с примесью хлорида меди и йода. Результаты исследования показали, что процесс переноса зарядов в пленках из углеродных нанотрубок схож с аналогичным процессом в металлах. Это позволило ученым использовать для описания движения зарядов в нанопленке теорию Друде, описывающую движение электронов в металлах. Согласно этой теории, электроны в проводнике движутся между ионами решетки подобно молекулам газа, рассеиваясь при столкновении с ее дефектами, колебаниями или примесями. В случае углеродной пленки также учитываются энергетические барьеры в местах пересечения нанотрубок, но их влияние на движение электрона оказалось малым. Обоснование возможности использования теории Друде для пленок из углеродных нанотрубок позволило физикам впервые количественно определить зависимость эффективных параметров носителей тока от температур. 

2.png

Изображение поверхности пленки из углеродных нанотрубок, полученное методом атомно-силовой микроскопии. Масштаб изображения 2.5×2.5 мкм2, шкала псевдоцвета отображает глубину погружения зонда. Изображение предоставлено авторами исследования.


Исследование электродинамических свойств углеродных нанотрубок имеет значимость не только для фундаментальной науки, но и для различных областей промышленности. «Полученные нами результаты показывают, что такие пленки могут с успехом использоваться в качестве элементов и узлов в различных областях микро- и оптоэлектроники», – комментирует исследование соавтор работы, заместитель заведующего лаборатории терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.


Автор Анжелика Здорова

Выберите вариант регистрации как:

Физическое лицо
Эксперт

Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Войдите в свой аккаунт

Забыли свой пароль? Регистрация

Войти с помощью:

Восстановление пароля

Ваш пароль успешно выслан вам на email

Форма авторизации на сайте
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Регистрация на Портале с помощью электронной почты

Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Спасибо за регистрацию. Теперь можете войти на портал с помощью логина и пароля.

Зарегистрируйтесь на Портале.

Выберите удобный для Вас вариант регистрации.



или


Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Регистрация Эксперта на Портале







Нажимая «Зарегистрироваться», я принимаю Политику конфиденциальности Портала и мобильного приложения.

Спасибо за регистрацию. Теперь можете войти на портал с помощью логина и пароля.

Портал профессионального образования Хабаровского края создан по инициативе Краевого государственного автономного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Хабаровский краевой институт развития системы профессионального образования» (КГАОУ ДПО ХКИРСПО). Вы так же можете скачать мобильное приложение профессионального образования Хабаровского края. Мобильное приложение разработано для iOS и Android.