Các nhà khoa học Nga tìm ra cách chế tạo thiết bị điện tử từ "đậu carbon"

Các nhà khoa học từ Trường Đại học Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia Nga MEPhI (Viện Vật lý kỹ thuật Matxcơva) đã nghiên cứu các tính chất của vật liệu ống nano fullerene (hoặc cái gọi là "đậu carbon") khi bị kéo dãn.

Hóa ra, khi ống than nano được kéo dãn thì chất bán dẫn thành kim loại. Kết quả của cuộc nghiên cứu sẽ giúp phát triển các loại vật liệu điện tử cấu trúc nano. Kết quả có thể được sử dụng để sản xuất công tắc điện và cảm biến, điốt đường hầm cộng hưởng và cổng logic cho mạch tích hợp. Bài báo khoa học được công bố trên tạp chí  "Diamond and Related Materials".

Đặc trưng của kim loại là độ dẫn điện và nhiệt cao, tăng điện trở khi bị nung nóng và có ánh kim.

Những tính chất này được giải thích bởi việc kim loại có các electron tự do có thể di chuyển khi chịu tác dụng của lực điện trường. Chính bởi vậy các vật liệu với thành phần phức tạp có electron tự do hoạt động y như kim loại.

Trong ba thập kỷ qua, các nhà khoa học đã tổng hợp nhiều vật liệu carbon mới, bao gồm ống nano chứa đầy fullerene. Vì vẻ bên ngoài của nó có hình quả đậu phộng nó được gọi là "đậu carbon".

"Hóa ra, "đậu carbon" có thể được sử dụng như chất bán dẫn và kim loại, — Giáo sư Konstantin Katin của Khoa Vật lý Chất cô đặc Đại học MEPhI giải thích thêm. — Đủ để kéo dãn ống than nano để độ dài của nó tăng thêm 4%, và vật liệu này bặt đầu mang tính kim loại. "Đậu carbon" có độ đàn hồi cao, do đó chịu được sức căng — kéo lớn".

Khoảng cách giữa các fullerene và bề mặt ống nano là rất nhỏ vì thế  đám mây electron có thể từ ống nano vào fullerene và trở lại — hiện tượng này được gọi là lai hoá (hybridization). Mức độ lai hóa ảnh hưởng đến tính năng điện tử của các loại thiết bị có thể được chế tạo trên cơ sở ống nano cacbon.

"Mọi thứ đều được xác định bởi mức năng lượng khác nhau của các electron thuộc ống nano và các fullerene, — Giáo sư Mikhail Maslov của Khoa Vật lý Chất cô đặc Đại học MEPhI cho biết. — Ban đầu ống nano của chúng tôi là chất bán dẫn và có một khe năng lượng. Các electron từ fullerene không thể lấp đầy khe năng lượng này vì không có mức năng lượng đầy đủ. Tuy nhiên, sức căng kéo làm thay đổi tình hình: mức năng lượng bắt đầu thay đổi, và "đậu carbon" có tính chất kim loại ".

Ngày nay, trong quá trình chế tạo các thiết bị nano điện tử phức tạp, cần phải sử dụng nhiều vật liệu khác nhau, cả kim loại và chất bán dẫn. Tuy nhiên, kết quả cuộc nghiên cứu của các nhà khoa học từ Đại học MEPhI cho thấy rằng, những vật liệu khác nhau có thể được thay thế bằng một hợp chất duy nhất — "đậu carbon" bị kéo dãn theo những cách khác nhau. Điều đó cho phép đơn giản hóa các thiết bị với điốt đường hầm cộng hưởng, máy dò bức xạ terahertz, công tắc điện tử và cảm biến.