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赖斯大学的理论家现已核算出了双壁碳纳米管中的挠电效应。石墨烯片两边(顶部)的原子电势(P)相同,但当片曲折成纳米管时却不相同。双壁纳米管(底部)显现出共同的效果,因为内管和外管中的带隙交织。信誉:雅各布森研讨小组/水稻大学
一种纳米管可能对电子运用十分有用,可是有新依据标明,其间两种可能是顶尖的。
莱斯大学的工程师现已知道,运用单壁碳纳米管来进步电功用时,尺度至关重要。可是直到现在,还没有人研讨过电子在面临俄罗斯娃娃形多层管结构时的行为。
赖斯资料理论家实验室鲍里斯·雅各布森(Boris Yakobson)现在现已核算出了半导体双壁碳纳米管曲率对其挠曲电压的影响,该电压是纳米管内外壁之间电不平衡的一种衡量。
这影响了适用于纳米电子运用,特别是光伏运用的适宜的嵌套纳米管对。
雅各布森(Yakobson)布朗工程学院小组的理论研讨宣布在美国化学学会的“ 纳米快报 ”(Nano Letters)上。
在2002年的一项研讨中,Yakobson和他的Rice搭档提醒了电荷转移是怎么使正负南北极之间存在电压的电荷转移与纳米管壁的曲率呈线性份额关系。管的宽度决议了曲率,实验室发现纳米管越薄(因而曲率越大),电位电压就越大。
雅各布森说,当碳原子构成平面石墨烯时,平面两边的原子的电荷密度相同。将石墨烯片曲折成管会损坏这种对称性,然后改动平衡。
研讨人员说,这会在曲折方向上并与曲折成份额地发作部分挠性电偶极子。他们指出,二维碳的挠性电是“明显但也适当奇妙的效果”。
可是,不止一堵墙使平衡变得十分复杂,然后改动了电子的散布。在双壁纳米管中,内管和外管的曲率不同,然后给每个管带来不同的带隙。此外,模型显现,外壁的柔性电压使内壁的带隙发作偏移,然后在嵌套体系中发作交织的带对准。
雅各布森说:“新颖之处在于,因为外部纳米管发作的电压,刺进的管子'娃'(内侧)娃的一切量子能级发作了位移。他说,不同曲率的相互效果会导致跨界到交织带隙跃迁,跃迁发作在估量的约2.4纳米临界直径处。
雅各布森说:“这关于太阳能电池来说是一个巨大的优势,从本质上讲,这是别离正负电荷以发作电流的先决条件。” “当光被吸收时,电子总是从占有的价带顶部跳开(在其后边留一个“加”孔)到空导带的最低状况。
他说:“但在交织装备下,它们刚好坐落不同的管或层中。” “'+'和'-'在管子之间分隔,而且能够终究靠在电路中发作电流而流走。”
研讨小组的核算还标明,用正或负原子润饰纳米管的外表能够发作高达三个伏特的“正负号”。研讨人员写道:“虽然功用化会激烈搅扰纳米管的电子特性,但关于某些运用来说,它可能是一种十分有用的感应电压的办法。”
研讨小组主张,其发现可能会独自或与碳纳米管混合运用,然后适用于其他类型的纳米管,包含氮化硼和二硫化钼。