28 сентября 2020

В МИФИ исследуют электропроводящие свойства фуллеренов

Publicatom.ru Publicatom.ru

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.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (Московский инженерно-физический институт) образован 8 апреля 2009 года на базе Московского инженерно-физического института (государственного университета). Историю ведёт от основанного в 1942 году Московского механического института боеприпасов (ММИБ). Первоначальной целью института ставилась подготовка специалистов для военных и атомных программ Советского Союза. В 1945 г. переименован в Московский механический институт, а в 1953 г. в Московский инженерно-физический институт (МИФИ). С 1993 г. — Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет). С 2003 г. — Московский инженерно-физический институт (государственный университет). С 2009 г. - Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ".