Группа ученых из США, Италии, Германии и Китая выяснила, что сопротивление перемещению наноразмерного датчика по поверхности нанотрубки изменяется в зависимости от направления его движения.

В своих экспериментах авторы передвигали по поверхности многослойных углеродных нанотрубок, удерживаемых на подложке силами Ван-дер-Ваальса, иглу атомно-силового микроскопа. Как выяснилась, работа по перемещению датчика поперек трубки в два раза превышает работу по перемещению его вдоль; иными словами, коэффициент трения в первом случае был в два раза больше, чем во втором.

Объяснить полученный результат позволило компьютерное моделирование: по словам ученых, основную роль здесь играет то, что при поперечном перемещении форма сечения нанотрубки несколько изменяется, и она стремится повернуться, оказывая повышенное сопротивление движению.

Моделирование перемещения иглы атомно-силового микроскопа по поверхности нанотрубки (иллюстрация Кристиана Клинке)

Используя столь четкое разделение по коэффициентам трения, можно контролировать процесс размещения нанотрубок при создании наноэлектронных устройств и датчиков», — комментирует участница исследования Элайза Ридо (Elisa Riedo) из Технологического института Джорджии (США).

Более того, такой метод позволяет, как утверждают авторы, отделять хиральные нанотрубки от нехиральных (симметричных относительно проведенного в середине поперечного сечения).

Дело в том, что при перемещении вдоль хиральной нанотрубки игла движется, так сказать, по спирали, и нанотрубка все равно стремится повернуться», — объясняет другой участник работы Эрио Тосатти (Erio Tosatti) из Международного центра теоретической физики (Италия).

Изображения использованных авторами нанотрубок, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Внизу справа — вид распределения нанотрубок по диаметрам. (Иллюстрация авторов работы.)