Forskere har brugt MS Modeling er CASTEP at undersøge effekten af kvælstof substitutionskomponenter urenheder på den elektroniske egenskaber af enkelt-væg kulstof-nanorør. Finindstilling elektroniske egenskaber af kulstof nanorør En sådan forståelse vil gøre det muligt for elektroniske egenskaber af kulstof nanorør, der skal finjusteres. Dette bør føre til udformning af bedre elektroniske enheder, der fører til brug af kulstof nanorør i mange nanoteknologi og molekylær elektronik. Kulstof-nanorør er lange, tynde cylindre af bundet kulstof-atomer, omkring 10 000 gange tyndere end et menneskehår, og kan være single-eller multi-walled. De har bemærkelsesværdige elektroniske og mekaniske egenskaber, der er afhængige af atomare struktur og mere præcist på den måde, hvorpå graphene arket er pakket til at danne en nanorør (chiralitet). De kan variere fra at være metallisk til halvledende. Potentielle anvendelsesmuligheder af kulstof-nanorør Kulstof-nanorør er et varmt forskningsområde, næret ved eksperimentel gennembrud, der har ført til realistiske muligheder for at bruge dem i et væld af kommercielle applikationer: feltet emission-baserede fladskærme, nye halvledende enheder inden for mikroelektronik, brint lagringsenheder, kemiske sensorer, og senest i ultra-følsomme elektromekaniske sensorer. Som et resultat, de repræsenterer en real-life anvendelse af nanoteknologi. Udfordringer for fuld kommercialisering af kulstof nanorør Men to store udfordringer fortsat være en hindring for fuld kommercialisering af nanorør-baserede nanoteknologi og molekylær elektroniske enheder: · Manipulation af enkelte rør er vanskelig på grund af deres størrelse, og · Evnen til at manipulere nanorør egenskaber, der passer til ansøgningen skal nås. Modellering af Effekt af kvælstof Urenheder på halvledende egenskaber af kulstof nanorør Rapportering i Physical Review Letters (2003, 91 (10), 105502), professor Michael Payne og team på Cavendish Laboratory, University of Cambridge, England, brugte MS Modeling er CASTEP at studere effekten af at indføre kvælstof urenheder i halvledende zigzag og metalliske lænestol én væg nanorør. Doping kulstofnanorør I halvledende nanorør, indførelse af urenheder, er en proces kendt som doping, den vigtigste metode til tuning egenskaber til at gøre elektroniske enheder. Doping er også en måde at skabe kemisk aktive urenhed sites. Optimering doteringsmateriale Koncentrationer Brug CASTEP , fandt forskerne, at, ved lave koncentrationer af kvælstof urenhed (mindre end 1 atom%), urenhed stedet bliver kemisk og elektronisk aktiv. Desuden fandt team, en inter-rør kovalente bindinger kan dannes mellem nabolande nanorør med urenheder sider vender mod hinanden. 
| Figur 1. Effekten af kvælstof doping i to zigzag nanorør. Det venstre billede viser ladningstætheden, højre billede viser tætheden af HomO orbital (rød den højeste tæthed, blå den laveste). Den kemisk binding er dannet mellem de to kulstofatomer, der har den maksimale spin-densitet (rød). |
Nanorør Manipulation og doping Disse resultater åbner døren for muligheden af nanorør manipulation via dannelsen af tunnelen kryds mellem passende doteret nanorør. Nanorør egenskaber kunne også være styret af selektive funktionalisering via ligand docking på urenhed steder. Fordele ved at anvende CASTEP Software Professor Michael Payne siger: " CASTEP muligt for os at behandle et system af flere hundrede atomer, der er nødvendige for at studere Intertube kovalente bindinger og isolerede urenhed, hvis elektroniske tilstand henfalder meget langsomt. " "Behandling af systemet på ab initio niveau også muligt for os at forudsige eksperimentelle observable, som vil hjælpe i syntese denne struktur," tilføjer professor Payne. "I fremtiden håber vi at studere anvendelser af dopede nanorør, såsom tunnel vejkryds eller en forbedret gas-sensor. Dette vil kræve computing ikke-ligevægt elektroniske strukturer, der er på forkant med de nuværende kvantemekaniske modellering." |