В последние годы синтезировано множество новых углеродных материалов, среди которых нанотрубки, заполненные фуллеренами. Фуллерены — это сферы из шестидесяти атомов углерода. Кстати, из-за сходства со стручком, набитым горошинами, эти нанотрубки так и прозвали — “углеродный горох”.
Ученые из ядерного университета МИФИ выяснили, что при деформации полупроводник из фуллеренов начинает вести себя как металл. Материал переносит растяжение до 4%, при этом сам начинает проявлять металлические свойства. Высокая электро- и теплопроводность металлов обусловлена свободными электронами, которые движутся туда-сюда под действием электрического поля. Но почему же металлические свойства проявляют углеродные нанотрубки?
Дело в том, что все материалы сложного состава, имеющие свободные электроны, ведут себя как металлы. При этом расстояние между фуллеренами и поверхностью нанотрубки очень мало — электронные облака могут проникать из нанотрубки в фуллерены и обратно. В спокойном состоянии нанотрубка не проявляет металлических свойств, мешает энергетическая щель. Электроны не могут заполнить эту щель — не хватает энергии. Однако стоит приложить чуть усилий и механически растянуть нанотрубку — энергетические уровни сдвигаются и материал начинает проявлять металлические свойства.
Таким образом, вместо множества разных проводников и полупроводников в наноэлектронике можно использовать один единственный “углеродный горох”. Стоит лишь подавать на разные части разное механическое напряжение. Такие растянутые нанотрубки могут заменить гетероструктуры в солнечных батареях, системах сотовой связи, транзисторах для процессоров. Таким образом, фуллереновые нанотрубки могут заменить множество материалов, которые используются для создания сложной наноэлектроники, например кремний.