بررسی ساختار گرافن در نانو لوله های کربنی چند جداره CNTs (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) دکترای آموزشی _ پژوهشی
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته: نانو لوله های کربنی چند جداره (CNTs) یک التروپ کربن است.آنها به شکل مولکول های کربن استوانه ای شکل می گیرند و دارای خواص جدیدی هستند که باعث می شود آنها در طیف گسترده ای از کاربردهای نانو _ میکرو الکترونیک ، مفید واقع شوند.
آنها قدرت فوق العاده و خاصیت الکتریکی منحصر به فردی از خود نشان می دهند و رسانای کارآمد گرما هستند.نانولوله های معدنی نیز سنتز شده اند.نانولوله ها اعضای خانواده ساختاری فولرن هستند که شامل buckyballs نیز می شوند.در حالی که buckyballs به شکل کروی هستند ، یک نانولوله استوانه ای است و حداقل یک انتهای آن به طور معمول با یک نیمکره از ساختار buckyball پوشانده شده است.نام آنها از اندازه آنها گرفته شده است .گرافن ویژگی های نانو الکترونیکی برجسته ، تحرک پذیری الکترونی بسیار بالا و هدایت بی نظیری در مقیاس نانو دارد. رسانای فوق العاده ای است بطوریکه الکترون ها را با سرعت ده برابر بیشتر از سیلیکون منتقل می کند. این ویژگی هاگرافن را به کاندیدای ایده آلی برای کاربردهای نانو الکترونیکی نسل های آتی از قبیل نانو ترانزیستورها، نانو باتری ها، ابر خازن ها و نانو سنسورها مبدل کرده است.اثرات لبه های نا هموار به عنوان یک مشکل در ساختمان نانو لوله های چند جداره CNTs و در نانو نوار های گرافنی با لبه های یکنواخت ، عرض کم (GNRs) و قابل کنترل ، این عیب را پوشش میدهد.
نانو نوار های گرافنی درون نانو لوله های چند لایه CNTs یا چند لایه یک رسانای الکتریکی فوق العاده خوب و یک نیمه رسانا قابل استفاده در مدار های یکپارچه (آی سی ها) ، تراشه های کوچک با میلیون ها ترانزیستور باشد. افزایش طول نانو نوار گرافنی در ولتاژ های پایین باعث کاهش در جریان الکتریکی در نانو لوله ها و نهایتاٌ ایجاد گاف در منحنی رسانندگی می شود. کاهش رسانش الکتریکی می تواند ناشی از اثرات تداخل کوانتومی باشد و رسانش حاکم بر ساختار در وضعیت حضور گاف در رسانش، بر اساس تونل زنی تشدیدی توصیف می شود. از سوی دیگر با افزایش پهنای نانو نوار گرافن همراه با افزایش نقاط اتصال در نانو لوله های CNTs با ناحیه مرکزی، مسیرهای شارش الکترون به ناحیه مرکزی نانو لوله کربنی چند لایه CNTs افزایش یافته و رسانش افزایش می یابد.صفحات گرافن علاوه بر این که بسیاری از خواص الکتریکی، و رسانایی نانو لوله های کربنـی را دارنـد ، دارای خـواص ترابرد الکتریکی منحصر بـه فـردی نظیـر اثـر کوانتـومی هـال نـیم صحیح، رسانندگی مینیمم و... می باشند .همچنین صـفحات گرافن به جهت ساختار مسطحی که دارند در مقایسه بـا نـانو لولـه های کربنی از قابلیت تغییر پذیری بیشتری برخـوردار هسـتند.حامل های بار در گرافن رفتاری شبیه بـه فرمیـون هـای بـدون جـرم از خود نشـان مـی دهند. ویژگی های فوق سبب شده است تا گـرافن بـه عنـوان کاندیدی مناسب در ساختار های نانو الکترونیک مد نظر قـرار گیرد.
نتیجه گیری:
در گسـتره مشخصی از انرژی الکترون ها، امواج الکترونی با هم تداخل ویرانگر ساخته و جریان الکتریکی تضعیف می شود. لذا بـا افـزایش طـول نانو نوار گرافن GNR ،به ظهور یک گاف در منحنـی رسـانندگی نوارهای گرافنی GNR داخل نانو لوله های چند لایه کربنی CNTs ایجاد میگردد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )