Физики из Университета Райса теоретически показали, что край нанотрубки, растущей на подложке, напоминает «Двуликого Януса»: сторона нанотрубки, повернутая к подложке, напоминает обломанные зубья пилы, тогда как на противоположной стороне атомы выстроены в зигзаг. Ранее считалось, что области такой формы периодически сменяют друг друга.

Статья опубликована в ACS Nano.

Чтобы получить углеродную нанотрубку, нужно свернуть лист графена в цилиндр и склеить его края. Поскольку графен состоит из шестиугольных сот, такая склейка возможна только при определенных диаметрах трубки, при которых шестиугольники одного края в точности прилегают к шестиугольникам противоположной стороны. Поэтому склейка будет успешной только в том случае, если сворачивать лист вдоль вектора, построенного из целого числа векторов кристаллической решетки: C = na₁ + ma₂. Зная этот вектор, легко рассчитать диаметр нанотрубки и угол спиральности (helicity angle, угол, под которым скручивают трубку).

Взаимодействие нанотрубки с другими материалами определяется формой ее края, которая зависит от способа сворачивания. В частности, от этой формы зависят электрические, механические и оптические свойства нанотрубки. Легко проверить, что край представляет собой ломанную линию, которая содержит m звеньев типа A, напоминающих обломанный зуб пилы, и (n—m) звеньев типа Z, в которых атомы выстроены зигзагообразно.

Большинство теоретических исследований нанотрубок считают , что звенья смешиваются и постоянно сменяют друг друга, так что край получается простым обрезанием листа графена вдоль вектора C. Тем не менее, на практике это соображение до сих пор никто не проверял.

Группа ученых под руководством Бориса Якобсона впервые рассчитала форму, при которой край нанотрубки имеет минимальную энергию, и неожиданно обнаружила, что интуитивно верная форма является оптимальной только для свободной нанотрубки.