Тиофен змушує щілину зникнути

Найважливішою характеристикою, що визначає електронні властивості вуглецевої нанотрубки, є хіральність – кут орієнтації графітової площини, з якої складена трубка, відносно її осі. Залежно від хіральності вуглецеві нанотрубки (ВНТ) можуть бути віднесені до різних класів сполук: металів або напівпровідників. Зрозуміло, напівпровідникові нанотрубки характеризуються шириною діелектричної щілини, і однією з основних завдань сучасної прикладної наноелектроніки є розробка надійних методик цю щілину варіювати. Одним з перевірених способів налаштування електронних властивостей є допування зовнішньої поверхні ВНТ різними хімічними сполуками і функціональними групами. Авторам роботи [1] з допомогою комп’ютерного моделювання вдалося підібрати такі радикали, що спочатку напівпровідникова нанотрубка перетворилася на металеву.

В рамках теорії функціоналу густини вони розглянули одностінні УНТ з хіральність (10,0), спочатку “чисті”, а потім допированные тіофеном. Тиофен або тиофуран являє собою пятичленное кільце, що містить один атом сірки в циклі (C4H4S), його приєднували до стінки нанотрубки з допомогою амидогруппы. Дослідники проаналізували чотири типи зразків, що містять одну або дві функціональні групи з тиофеновыми кільцями (див. рис.).

Оптимізовані геометрії фрагментів вуглецевої нанотрубки з хіральність (10,0), допированные однією або двома функціональними групами, що містять тиофеновые кільця.

 

При проведенні розрахунків автори використовували періодичні граничні умови. Результати показали, що радикали міцно зв’язуються з поверхнею нанотрубок, незначно спотворюють її геометрію, але істотно змінюють зонну структуру. Після модифікації напівпровідникові УНТ з діелектричною щілиною 0.8 ев ставали металевими, тобто щілину повністю зникала. Таким чином, за допомогою нескладної функціоналізації вдалося отримати цікавий об’єкт для додатків наноелектроніки, проте цікаво було б дізнатися, чи є цей процес оборотним, і яким чином тиофеновые кільця впливають на електронні властивості УНТ з хіральність відмінною від (10,0)? На жаль, відповідей на ці питання автори поки не дають.

 

1. M. Hamadanian et al., Chem. Phys. Lett. 584, 177 (2013).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *