багатошарових нанотрубок великого діаметра ( gt; 100 нм) прямі і їх осі спрямовані строго перпендикулярно підкладці. Видимий щільність нанотрубок за даними растрової електронної мікроскопії становить 107 НТ /. Коли діаметр нанотрубок стає менше 100 нм переважна орієнтація, перпендикулярна площині підкладки, зникає. Орієнтовані масиви багатошарових нанотрубок можуть створюватися на площах в декілька.
3.4 Методи відділення напівпровідникових нанотрубок від металевих
При будь-якому синтезі виходять нанотрубки володіють або напівпровідникових або металевими властивостями. Метод відділення напівпровідникових нанотрубок, від металевих запропонувала група з IBM. Для поділу змішані пучки нанотрубок осаджують на кремнієву підкладку, а потім на ці пучки напилюють металеві електроди. Використовуючи підкладку як електрод, на нього подають невелика напруга зсуву, що замикає напівпровідникові трубки тим самим перетворюючи з в ізолятори. Потім між металевими електродами прикладається висока напруга, що створює великий струм в металевих нанотрубках, що призводить до їх випаровуванню, після чого на підкладці залишаються тільки напівпровідникові нанотрубки.
4. Фізичні властивості нанотрубки
.1 Електронні властивості
Як вже зазначалося раніше, електричні властивості одношарових нанотрубок в значній мірі визначаються їх хиральностью/2 /. Це випливає з результатів численних теоретичних розрахунків щільності заповнених електронних состоянійуглеродних нанотрубок.Указанние стану формуються в результаті делокалізації і електронів атома вуглецю, причому -Електронна при гібридизації заповнюють області енергії нижче і вище рівня Фермі, в той час як електрони область поблизу рівня Фермі. При цьому зі зміною хіральності, отже, і радіуса нанотрубки змінюється також і ширина забороненої зони, яка, як випливає з розрахунків, виявляється монотонно спадаючої функцією радіуса.
Замість введених вище індексів (т, п), визначальних хіральність нанотрубок, зручно використовувати додатковий індекс причому, однозначним чином визначає електронні характеристики нанотрубки заданого радіуса. Так, трубка з к= 0, що відповідає куту хіральності, володіє чисто металевою провідністю; при к=3 (q + 1) вона являє собою вузькозонних напівпровідник, а при к=3q + 1 і к=3q + 2 (q= 0,1,2, ...) - це напівпровідник з помірним значенням ширини забороненої зони.
Малюнок 4.1 - Графікзавісімості ширини забороненої зони одношарової нанотрубки від наведеного радіуса (де - радіус нанотрубки, - відстань між сусідніми атомами вуглецю) для нанотрубок з різним значенням індексу хіральності: - к= 0, - k=3 (q + 1), - k=3q + l,
На малюнку 4.1 простежується залежності енергії забороненої зони від наведеного радіуса. Енергія забороненої зони нанотрубки представляє енергію взаємодії двох p-електронів, що належать сусіднім атомам вуглецю в графітової решітці, яке призводить до утворення -зв'язку. Суцільною лінією на малюнку показана теоретична залежність без урахування залежності енергії взаємодії p-електронів від радіуса нанотрубки.
4.2 Пружні властивості нанотрубок
Пружні механічні властивості протяжної циліндричної оболонки характеризуються набором параметрів (модулів пружності), що представляють собою коефіцієнти пропорційності між напругою і деформацією такої оболонки в певному напрямку/5 /. Модулі пружності визначаються при умовах малої навантаження, коли деформація має пружний оборотний характер. Найбільш важливі типи деформації одношарової нанотрубки показані на рісунке4.2. Поряд з перерахованими типами деформації слід згадати також кручення оболонки щодо своєї осі.
Малюнок 4.2 - Основні типи деформації нанотрубки: (а) осьове розтягання; (б) осьовий стиск; (в) симетричний вигин; (г) радіальне стиск; (д) пружне відхилення; (с) ейлеровская деформація
Основним параметром нанотрубки, що характеризує її міцність на розтяг (малюнок 4.2а), є поздовжній модуль Юнга, який определяетсявираженіем
Де - поздовжнє напруга, що є відношенням поздовжнього розтягуючого зусилля, прикладеного до нанотрубці, до площі її поперечного перерізу, відносне розтягнення (зміна довжини) нанотрубки при такій напрузі, радіус нанотрубки, товщина її стінок. Вираз (1) є однією з приватних формулювань закону Гука. Розтягування циліндричної оболонки зазвичай супроводжується скороченням її поперечного розміру. Ця властиві...
