Углеродные нанотрубки рекламировались как исключительные материалы с уникальными свойствами, которые позволяют, чтобы чрезвычайно эффективное обвинение и энергетический транспорт, с потенциалом открыли путь к новым, более эффективным типам электронных и фотогальванических устройств. Однако эти ловушки или дефекты, в ультратонких нанотрубках могут поставить под угрозу свою эффективность.Используя специально построенный микроскоп, способный к вопросу отображения в уровне атомов, исследователи смогли визуализировать ловушки, которые могут оказать негативное влияние на поток электронов и элементарных энергетических пакетов, названных экситонами.Исследование, сказал, что Джордж В. Нэзин, преподаватель физической химии, смоделировал поведение, часто наблюдаемое в углероде основанные на нанотрубке электронные устройства, где электронные ловушки вызваны стохастическими внешними обвинениями в непосредственной близости нанотрубок.
Внешние обвинения привлекают и заманивают в ловушку электроны, размножающиеся через нанотрубки.«Наша визуализация должна быть полезна для развития большего количества точной картины электронного распространения через нанотрубки в реальных заявлениях, где нанотрубки всегда подвергаются внешним волнениям, которые потенциально могут привести к созданию этих ловушек», сказал он.
Исследование, детализированное в статье в Журнале Физических Писем о Химии, было проведено с ультравысоким вакуумом, просмотрев микроскоп туннелирования, соединенный с криостатом с замкнутым циклом – новое устройство, построенное для использования в лаборатории Нэзина. Криостат разрешил Nazin и его соавторам Дмитрия А. Кислицына и Джейсона Д. Хэкли, обоих докторантов, чтобы понизить температуру для 20 Келвина, чтобы заморозить все наноразмерное движение и визуализировать внутренние структуры наноразмерных объектов.
Устройство захватило внутреннюю структуру электронных волн, пойманных в ловушку в коротких разделах, всего несколько миллимикронов длиной, нанотрубок, частично приостановленных выше атомарно плоской золотой поверхности. Свойства волн, в большой степени, Нэзин сказал, определяют электронную передачу через такие электронные ловушки. Размножающиеся электроны должны быть в резонансе с локализованными волнами для эффективной электронной передачи, чтобы произойти.«Удивительно, точно настраивая энергии размножающихся электронов, мы нашли, что в дополнение к этим каналам передачи резонанса другие резонансы также возможны с энергиями, соответствующими тем из определенных колебаний в углеродных нанотрубках», сказал он. «Эти новые каналы передачи соответствуют ‘vibronic’ резонансам, где поймано в ловушку электронные волны волнуют колебания атомов углерода, формирующих электронную ловушку».
Микроскоп, который использовала команда, детализирован отдельно в газете в свободном доступе (Высокая стабильность криогенный микроскоп туннелирования просмотра на основе криостата с замкнутым циклом) поместил онлайн 7 октября журналом Review of Scientific Instruments.Национальный научный фонд (предоставляют DMR-0960211) и грант от Орегонской нанонауки и микротехнологического института (ONAMI) поддержали строительство микроскопа, используемого в проекте.
Соавторами Нэзина на бумаге, детализирующей микроскоп, является Hackley, Kislitsyn, бывший докторант UO Дэниел К. Бимэн, теперь в корпорации Intel в Хиллсборо, Орегон, и Штефане Ульрихе из RHK Technologies Inc. в Трое, Мичиган.