08:52 18 Luglio 2018
Il modello del nanotubo di fullerene del diametro variabile

Scienziati russi propongono di creare apparecchi elettronici usando “baccelli di carbonio”

© Foto : Joel Brehm/ University of Nebraska-Lincoln Office of Research and Economic Development
Mondo
URL abbreviato
1110

Gli scienziati dell’Università nazionale di ricerca nucleare MEPhI (Istituto di Ingegneria e Fisica di Mosca) hanno condotto una ricerca per analizzare le caratteristiche del nanotubo di fullerene, detto anche “baccello di pisello al carbonio”, sottoposto a dilatazione.

È emerso che tale sollecitazione trasforma i semiconduttori in metallo. I dati ottenuti da questo studio saranno utili nell'elaborazione di tecnologie nanoelettroniche complesse, mentre i risultati del lavoro possono essere sfruttati per la creazione di commutatori e sensori elettromeccanici, diodi a risonanza di tunneling ed elementi logici per circuiti integrati. Il relativo articolo scientifico è stato pubblicato sul "Diamond and Related Materials".

Normalmente i metalli sono caratterizzati da alta conduttività elettrica e termica e da un aumento della resistenza elettrica se sottoposti a riscaldamento e metallescenza.

Queste proprietà è dovuta alla presenza degli elettroni liberi, che si possono muovere sotto l'influsso di un campo elettrico: perciò i materiali di composizione complessa che detengono elettroni liberi si comportano in modo simile ai metalli. 

Negli ultimi trent'anni sono stati sintetizzati numerosi nuovi materiali al carbonio, tra cui il nanotubo riempito di fullereni. Per la sua somiglianza con un baccello pieno di piselli, è stato chiamato "pea pod" o "bacello di pisello".

Si è visto che il peapod di carbonio può essere utilizzato sia come semiconduttore sia come metallo, spiega il docente della cattedra di fisica degli ambienti condensati dell'Università nazionale di ricerca nucleare MEPhI Konstantin Katin. È sufficiente dilatarlo solo del 4% per far emergere le sue qualità metalliche; l'alta elasticità del baccello gli permette di sopportare facilmente tali dilatazioni.

La distanza tra i fullereni e la superficie del nanotubo è così piccola che le nuvole di elettroni possono penetrare dal nanotubo nel fullerene e viceversa, e questo fenomeno si chiama ibridazione. Il grado di ibridazione determina le caratteristiche elettroniche dei dispositivi che si possono creare sulla base dei "peapod" di carbonio.

Viene tutto determinato dal rapporto tra le energie degli elettroni che appartengono al nanotubo e ai fullereni, racconta il docente della cattedra di fisica degli ambienti condensati dell'Università nazionale di ricerca nucleare MEPhI Mikhail Maslov. Il nostro nanotubo inizialmente era un semiconduttore avente un'apertura energetica. Gli elettoni provenienti dai fullereni non potevano riempire questo varco perché non avevano l'energia adatta, ma l'applicazione di una sollecitazione meccamica ha cambiato interamente la situazione: i livelli energetici si sono spostati e il baccello ha mostrato proprietà metalliche.

Al momento attuale, per la fabbricazione di dispositivi nanoelettronici complessi bisogna utilizzare una molteplicità di materiali differenti, sia metalli che semiconduttori. Tuttavia, i dati degli scienziati del MEPhI confermano che è possibile sostituirli con una sola integrazione di peapod di carbonio sottosposto a varie sollecitazioni meccaniche. Ciò permetterà di semplificare la struttura dei diodi a risonanza tunneling, dei generatori di radiazione Teraherz, dei commutatori e dei sensori elettronici.f

Correlati:

Gli scienziati hanno trovato un altro cervello nel corpo umano
Gli scienziati hanno predetto i tre percorsi di sviluppo dell'umanità
Gli scienziati hanno trovato in Italia l'albero più vecchio d'Europa
Tags:
nanotecnologia, fullerene, MEPhI, Russia
RegolamentoDiscussione
Commenta via FacebookCommenta via Sputnik