NANOTUBOS DE CARBONO: Condução Elétrica Estranha

Raffa — Wed, 01 Oct 2008 13:54:00 +0000

Os nanotubos de carbono feitos deliberadamente com muitos defeitos podem conduzir eletricidade em formas não-lineares muito estranhas, mas muito interessantes.

O desempenho elétrico e ótico dos nanotubos de carbono é fortemente afetado pelos defeitos estruturais.

Isso levou os pesquisadores a proporem nova estrutura de carbono, conhecida como nanotubos haeckelite (HNTs), que pode melhorar as propriedades eletrônicas.

Na Universidade de Lanzhou, China, Bingrui Li e sua equipe de trabalho executaram cálculos que demonstram que os HNTs podem apresentar alguns fenômenos de condução invulgares, incluindo a “resistência negativa“.

Os nanotubos Haeckelite são, em grande parte, compostos de defeitos do tipo Stone-Wales, no qual a estrutura de carbono habitualmente hexagonal, comuta para pentágonos e heptágonos (ver a figura).

Este tipo de defeito é responsável pela diminuição do intervalo de energia entre a banda de valência e a banda de condução dos nanotubos, levando ao comportamento de semicondutor ou até mesmo de condutor de eletricidade.

A equipe de Li simulou as propriedades eletrônicas de um pequeno segmento de HNT imprensado (feito sanduiche), tanto entre os eletrodos feitos de outros HNTs, como entre dois eletrodos de ouro.

A previsão teórica é que ambos os sistemas claramente apresentam comportamento metálico (são condutores elétricos).

No entanto a condução elétrica não apresentou comportamento linear (lei de Ohm) e, em alguns pontos, a previsão é que a corrente elétrica diminui enquanto a tensão aumenta, indicando o efeito de resistência negativa.

Os pesquisadores sugerem que a resistência negativa surge, nesse caso, porque as bandas de energia de condução dos eletrodos e da amostra não coincidem.

Este resultado implica que outras propriedades incomuns de transportes elétrico podem ser descobertas na eletrônica da nanoescala do carbono.

A informação mais completa você encontra no artigo:

Li, Y. F., Li, B. R. & Zhang, H. L. Ab initio investigations of the transport properties of Haeckelite nanotubes. J. Phys.: Condens. Matter 20, 415207 (2008).

NANOTUBOS DE CARBONO: Emitindo Fóton por Fóton

Raffa — Fri, 20 Jun 2008 15:36:00 +0000

Os nanotubos de carbono (CNTs, do inglês “carbon nanotubes”), têm sido exaustivamente estudados em relação as propriedades eletrônicas e mecânicas.

Há extenso repertório científico de possíveis aplicações já demonstradas para esses sistemas unidimensionais de camadas de carbono laminadas na forma de tubos.

Até o momento, os estudos óticos com os nanotubos de carbono limitavam-se apenas ao processo de caracterização do mesmo.

Agora a equipe de Högele mostrou que esse material exibe comportamento ótico descrito pela física quântica.

Os fótons – portadores de informação eletromagnética da matéria – se comportam como partículas bosônicas, por isso gostam de viajar juntos, empacotados: é o que acontece com a luz das estrelas, por exemplo.

No entanto, nos sistemas quânticos tais como os átomos ou mesmo os átomos artificiais, o confinamento dos portadores de carga elétrica pode desfazer o comportamento empacotado, resultando na emissão de fóton por fóton, cada um por vez.

Para aplicações tais como na comunicação ultra segura, é desejável o comportamento desempacotado.

Os autores dessa pesquisa excitam um único nanotubo de carbono com um pulso de laser e observam que, após a relaxação do sistema, a radiação é emitida fóton por fóton.

Os resultados sugerem que os nanotubos de carbono podem ampliar o seu repertório de aplicações para além dos circuitos lógicos e outros dispositivos eletrônicos: abrem-se os caminhos para os dispositivos optoeletrônicos quânticos.

Se você quer saber mais, leia o artigo na revista Phys. Rev. Lett. 100, 217401 (2008).

OBS: Os nanotubos de carbono são formados por camadas sólidas de grafite com dimensões de nanometros, ou seja, um bilhonésimo do metro (1/1.000.000.000).

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