Вчені з Фінляндії та США показали, що графенові нанострічки при скручуванні без особливих проблем перетворюються у вуглецеві нанотрубки.

Щоб оцінити ефективність скручування, автори провели моделювання методом квантової молекулярної динаміки, розглянувши вплив на нескінченно довгу нанострічку шириною у 24 Å. Етапи процесу характеризувалися безрозмірним параметром τW, де τ - кут закручування у перерахунку на одиничну довжину, а W - ширина. У звичайної нанострічки, наприклад,τW = 0, тоді як стрічці, що робить повний оберт на довжині у 2πW, відповідає τW = 1.

На початку скручування поперечний переріз стрічки залишався плоским, але зі збільшенням τW до 0,83 він набував U-подібної форми. Подальший вплив змушував краї зразка зближатися, і згодом (на τ W ≈ 1,62) вони починали хімічно взаємодіяти й утворювати зв'язки. Незабаром після цього скручена стрічка перетворювалася у трубку з перетином, який лише трохи відрізнявся від кругового.

Етапи скручування нанострічки (ілюстрація з журналу Physical Review B).

Новий спосіб виготовлення нанотрубок добре проявив себе і у додатковій серії розрахунків, де ширина вихідних стрічок змінювалась. До достоїнств методу скручування також відноситься те, що він дозволяє задавати потрібну хіральність - одну з найважливіших структурних характеристик нанотрубки, обумовлену взаємною орієнтацією її поздовжньої осі та гексагональної сітки графену.

Щоб підтвердити результати обчислень, у центральній частині підвішеної стрічки вчені хочуть жорстко закріпити невелику пластину, після чого на розташовані поруч електроди буде подаватися напруга. Ці сигнали змусять пластину обертатися, а разом із нею почне скручуватися і нанострічка.

Найпростіша демонстрація того, як скручування стрічки приводить до утворення трубки. У верхньому правому куті показана схема досліду з нанострічкою. (Ілюстрація з журналу Physical Review B.)

Звіт про дослідження опублікований у журналі Physical Review B.

Препринт статті доступний на сайті arXiv.org.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: science.compulenta.ru