Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Графеновые наноленты при скручивании без особых проблем преобразуются в углеродные нанотрубки
Учёные из Финляндии и США показали, что графеновые наноленты при скручивании без особых проблем преобразуются в углеродные нанотрубки. Недавно мы, напомним, рассказывали о том, как физики решали обратную задачу — «разрезали» однослойные нанотрубки вдоль, получая наноленты. Этот способ изготовления углеродных лент уже опробован в экспериментах и признан весьма перспективным.
В отличие от «разрезания», скручивание пока не применялось на практике. Чтобы оценить его эффективность, авторы провели моделирование методом квантовой молекулярной динамики, рассмотрев воздействие на бесконечно длинную наноленту шириной в 24 Å. Этапы процесса при этом характеризовались безразмерным параметром τW, где τ — угол закручивания в пересчёте на единичную длину, а W — ширина. У обычной наноленты, к примеру, τW = 0, тогда как ленте, делающей полный оборот на длине в 2πW, соответствует τW = 1.
Этапы скручивания наноленты (иллюстрация из журнала Physical Review B).
В начале скручивания поперечное сечение ленты оставалось плоским, но с увеличением τW до 0,83 оно приобрело U-образную форму. Дальнейшее воздействие заставляло края образца сближаться, и со временем (на τW ≈ 1,62) они начинали химически взаимодействовать и образовывать связи. Вскоре после этого скрученная лента превращалась в трубку с сечением, лишь незначительно отличающимся от кругового.
Новый способ изготовления нанотрубок хорошо проявил себя и в дополнительной серии расчётов, где ширина исходных лент варьировалась. К достоинствам метода скручивания также относится то, что он позволяет задавать нужную хиральность — одну из важнейших структурных характеристик нанотрубки, определяемую взаимной ориентацией её продольной оси и гексагональной сетки графена.
Предложенная фино-американской группой схема эксперимента с нанолентами, который должен подтвердить результаты вычислений, уже использовалась для скручивания углеродных нанотрубок. В центральной части подвешенной ленты учёные хотят жёстко закрепить небольшую пластину, после чего на расположенные рядом электроды будет подаваться напряжение. Эти сигналы заставят пластину вращаться, а вместе с ней начнёт скручиваться и нанолента.
Простейшая демонстрация того, как скручивание ленты приводит к образованию трубки. В верхнем правом углу показана схема опыта с нанолентой. (Иллюстрация из журнала Physical Review B.)
