Pesquisadores usaram MS Modelagem de CASTEP para estudar o efeito de impurezas substitucionais de nitrogênio nas propriedades eletrônicas dos nanotubos de carbono de parede simples. Sintonia fina Propriedades Eletrônica de Nanotubos de Carbono Tal entendimento vai permitir as propriedades eletrônicas de nanotubos de carbono para ser ajustado. Isto deve levar à concepção de melhores aparelhos eletrônicos, levando ao uso de nanotubos de carbono em nanotecnologias muitos e eletrônica molecular. Nanotubos de carbono são longos, finos cilindros de átomos de carbono ligados, cerca de 10 000 vezes mais finos que um cabelo humano, e pode ser simples ou multi-walled. Eles têm notáveis propriedades eletrônicas e mecânicas que dependem da estrutura atômica e, mais precisamente sobre a forma em que a folha de grafeno é enrolado para formar um nanotubo (quiralidade). Elas podem variar de ser metálico para semicondutores. Aplicações potenciais de nanotubos de carbono Nanotubos de carbono são uma área de pesquisa quente, alimentado por descobertas experimentais que levaram a possibilidades realistas de usá-los em uma série de aplicações comerciais: emissão de campo baseados em monitores de tela plana, novos dispositivos semicondutores em microeletrônica, dispositivos de armazenamento de hidrogênio, sensores químicos e mais recentemente em ultra-sensíveis sensores eletromecânicos. Como resultado, eles representam uma aplicação real de nanotecnologia. Desafios para a comercialização total de nanotubos de carbono No entanto, dois grandes desafios continuam sendo um obstáculo para a comercialização total de nanotubos baseados em nanotecnologias e molecular dispositivos electrónicos: · A manipulação de tubos individuais é difícil devido ao seu tamanho, e · A capacidade de manipular as propriedades de nanotubos para atender o pedido tem de ser alcançado. Modelagem do Efeito de impurezas de nitrogênio em propriedades semicondutoras de nanotubos de carbono Reportagem na Physical Review Letters (2003, 91 (10), 105.502), Professor Michael Payne e equipe do Laboratório Cavendish, da Universidade de Cambridge, Reino Unido, utilizado MS Modelagem de CASTEP para estudar o efeito da introdução de impurezas de nitrogênio em ziguezague semicondutores e metálicos poltrona nanotubos de parede única. Doping Nanotubos de Carbono Em nanotubos semicondutores, a introdução de impurezas, um processo conhecido como dopagem, é o principal método de ajuste de propriedades de fazer dispositivos eletrônicos. Doping é também uma forma de criação de sites impureza quimicamente ativos. Otimizando Concentrações dopante Usando CASTEP , os pesquisadores descobriram que, em baixas concentrações de impurezas de azoto (menos de 1% átomo), o local torna-se impureza química e eletronicamente ativa. Além disso, a equipe descobriu que uma ligação inter-tubo covalentes pode formar entre os nanotubos vizinhos com sites impureza frente para o outro. 
| Figura 1. O efeito do nitrogênio doping em dois nanotubos zigzag. A imagem da esquerda mostra a densidade de carga, a imagem da direita mostra a densidade do orbital HOMO (vermelho a maior densidade, azul a mais baixa). A ligação química é formada entre os dois átomos de carbono que têm a densidade de rotação máxima (vermelho). |
Manipulação de nanotubos e Doping Estes resultados abrem a porta para a possibilidade de manipulação de nanotubos através da formação de junções túnel entre adequadamente nanotubos dopados. Propriedades de nanotubos também poderia ser controlado por funcionalização seletiva por meio de encaixe ligante nos locais de impureza. Vantagens do uso do Software CASTEP Professor Michael Payne diz: " CASTEP nos permitiu tratar um sistema de várias centenas de átomos, necessárias a fim de estudar a ligação covalente Intertube ea impureza isolada, cuja eletrônica decai estado muito lentamente. " "Tratar o sistema em nível ab initio também nos permitiu prever observáveis experimental que irá ajudar na sintetizar esta estrutura", acrescentou o professor Payne. "No futuro, esperamos estudar as aplicações dos nanotubos dopados, como a junção túnel ou um sensor de gás melhorada. Isso vai exigir de computação de equilíbrio não-estruturas eletrônicas, que está na vanguarda da modelagem quântica atual mecânica." |