r />
Подібний підхід до опису теплопровідності УНТ вельми зручний при аналізі експериментальних даних, бо він дозволяє по виду залежностей коефіцієнта теплопровідності УНТ від її довжини і температури зробити висновок про те, чи іншому механізмі переносу тепла.
Таблиця 4.2 - Результати вимірювань коеффіціентатеплопроводності вуглецевих нанотрубок. Параметр, що показує показник ступеня температурної залежності коефіцієнта теплопровідності
МатеріалТемпература, КУдельная теплопровідність, (теплопровідність зразка,) при кімнатою температурі Тканеподобний шар одношарової нанотрубки з розмірами 5x2x2 мм8 - 35035 ~ 1Многослойная нанотрубка діаметром 14 нм і довжиною 2,5 мкм8 - 3703000 (1,6) Тканеподобний шар Багатошарової анотрубкі20Жгут одношарової нанотрубкі250Многослойная нанотрубка довжиною 500 нм і діаметром 2 нм () Багатошарова нанотрубкас діаметром 10 нм600600Однослойная нанотрубка довжиною 2,6 мкм і діаметром 1,7 ім300-80035001Плёнка одношарової нанотрубкітолщіной 35 нм (необроблена) 50-300301,3Плёнка одношарової нанотрубкітолщіной 100 нм (очищена) 10-300901,1
З таблиці 4.2 можна зробити висновок, що нанотрубки володіють хорошими теплопровідними якостями, що дає нам ще одну область застосування.
5. Застосування нанотрубок
.1 Діод
Циліндричні неізогнутие нанотрубки утворюються з повторюваних вуглецевих шестикутників. Якщо вуглецевий шестикутник замінити, наприклад, на п'ятикутник, семикутник або на два таких дефекту, як показано на рис. 5.1, нанотрубка зігнеться. З різних сторін щодо вигину орієнтація вуглецевих шестикутників виявляється різною. Але зі зміною орієнтації шестикутників по відношенню до осі нанотрубки змінюється її електронний спектр, положення рівня Фермі, ширина оптичної щілини і т.п. Зокрема, для наведеного на рис. 5.1 випадку, ліворуч щодо вигину нанотрубка повинна бути металевою, а праворуч - напівпровідникової. Таким чином, ця вигнута нанотрубка повинна являти собою молекулярний гетероперехід метал-напівпровідник.
Малюнок 5.1 - Вплив дефекту семикутник-п'ятикутник на геометрію нанотрубки (а) і енергію рухомих електронів (б)
Якщо розглядати дані шматки нанотрубки ізольовано, з різних сторін щодо вигину електрони на рівні Фермі володіють різною енергією. В єдиній системі виграш в енергії призводить до перетікання заряду і утворення потенційного бар'єру. Електричний струм у такому переході тече тільки в тому випадку, якщо електрони переміщаються з області нанотрубки з більшою енергією Фермі в область з меншою. Інакше кажучи, струм може текти тільки в одному напрямку. Одностороннє проходження струму через нанотрубку з вигином використовується для створення випрямляючих діода - одного з основних елементів електронних схем (рис. 5.2.).
Малюнок 5.2 - Випрямляючий діод на вигнутій нанотрубці. Нанотрубка лежить на непроводящей (кварцовою) підкладці в контакті з двома надтонкими проводами (а); вольт-амперна характеристика для такої системи (б)
5.2 Польовий транзистор
На основі напівпровідникової або металевої нанотрубки вдалося зробити польові транзистори, що працюють при кімнатній (у першому випадку) і наднизької (у другому) температурі/6 /. Польові транзистори (тріоди) - електронні пристрої, на перенесення заряду через які робить сильний вплив зовнішнє (керуюче) електричне поле, що використовується в підсилювачах електричного сигналу, перемикачах тощо.
Малюнок 5.3 - Польовий транзистор на напівпровідниковій нанотрубці. Нанотрубка лежить на непроводящей (кварцовою) підкладці в контакті з двома надтонкими проводами, в якості третьої електрода (затвора) використовується кремнієвий шар (а); залежність провідності в ланцюзі від потенціалу затвора (б)
У транзисторі на напівпровідникової нанотрубці електричне поле управляє концентрацією носіїв в зонах делокалізованних станів (рис. 5.3). У напівпровідникової нанотрубці стану валентної зони відокремлені від станів зони провідності енергетичної щілиною - забороненою зоною. Через наявність цієї щілини при звичайних умовах концентрація носіїв в зонах мала і нанотрубка володіє високим опором. При подачі на третій електрод (затвор) електричного потенціалу U в області нанотрубки виникає електричне поле і вигин енергетичних зон змінюється. При цьому концентрація дірок у валентній зоні (і відповідно електропровідність) зростає за експоненціальним законом зі зміщенням краю зони щодо рівня Фермі. При потенціалі затвора близько - 6 В концентрація дірок досягає максимального значення, опір - мінімального, а нанотрубка стає металевої.
При ство...
