Подавление металлической проводимости однослойных углеродных нанотрубок

При синтезе углеродных нанотрубок (УНТ) стандартными методами, к числу которых относятся газовый разряд, лазерная абляция и химическое осаждение паров (CVD), образуется примерно треть нанотрубок, обладающих металлическими свойствами, в то время как остальные УНТ являются полупроводниками. Для практического использования УНТ необходимо либо научиться выделять нанотрубки с определенными электронными характеристиками, либо освоить методы управления этими характеристиками. Оба указанных подхода являются предметом активных исследований

Так, в Cornell Univ. (США) развит химический метод подавления металлической проводимости однослойных УНТ, основанный на использовании реакции циклического присоединения. Эффект подавления основан на механизме проводимости УНТ, который связан с существованием двойных связей в их электронной структуре. Разрыв двойной связи в результате реакции циклического присоединения приводит к локализации части электронов проводимости и тем самым к замене металлического характера проводимости на полупроводниковый.

В качестве исходного материала использовали однослойные УНТ, полученные в результате термокаталитического разложения СО высокого давления (HiPco). Образцы нанотрубок составляли разветвленную сетевую структуру, которую диспергировали в органическом растворителе. Тем самым получали разветвленную перколяционную сеть, проводящие свойства которой характеризуются величиной тока включения. В качестве аддуктов авторы использовали либо перфтор-2(2-фторсульфо-нилэпокси) пропилвинил (PSEPVE), либо перфтор (5-метил-3,6-диоксанон-1-эме) (PMDE).

Измерения показали, что в обоих случаях по мере увеличения степени функционализации образцов указанными радикалами наблюдается существенное снижение величины тока включения, что соответствует изменению механизма проводимости с металлического на полупроводниковый. Так, увеличение мольного содержания аддукта в образце PSEPVE с 0 до 0,04 приводит к снижению тока включения на 6–7 порядков величины – с 10-4 А до 10-12-10-11 А, в зависимости от межэлектродного расстояния. При этом оказалось, что мольного содержания аддукта на уровне 0.018 достаточно для практически полного превращения всех металлических УНТ в полупроводниковые. Тем самым установлено, что реакция циклоприсоединения является эффективным средством воздействия на электронные свойства однослойных УНТ.

А. Елецкий

  • 1. M.Kanungo et al., Science 323, 234 (2009)
Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.8 (4 votes)
Источник(и):

ПерсТ