Le proprietà dei nanomateriali dipendono, tra le altre cose, da: Da come vibrano queste strutture. Gli scienziati hanno collaborato con una donna polacca per esaminare le vibrazioni che si verificano in diversi tipi di nanotubi di carbonio.
Comprendere questo problema può aiutare a produrre materiali utili nei sensori e nei dispositivi di comunicazione.
I nanotubi di carbonio (CNT) sono strutture di carbonio con un diametro molto piccolo (ad esempio, 100.000 più sottile di un capello umano). È come uno strato di grafene arrotolato in un tubo. I nanotubi di carbonio sono un materiale interessante per la ricerca: hanno proprietà elettriche e meccaniche uniche, nonché stabilità e accordabilità.
Come leggiamo nell'annuncio Facoltà di Fisica Università della Tecnologia di Varsavia Questi nanomateriali possono essere utilizzati come materiale di base per la costruzione di isolanti topologici ottici, cioè materiali che conducono la luce in una direzione. Questo può essere utilizzato, tra l'altro, nelle reti in fibra ottica (evitando riflessi di luce che portano a interferenze e al deterioramento della qualità del segnale).
Tuttavia, affinché i nanotubi funzionino bene nella pratica, le loro proprietà devono essere ben conosciute. Le proprietà dei nanotubi possono dipendere dal loro diametro, asimmetria e disposizione nello spazio.
ma questo non è tutto. Le proprietà dei nanotubi – come la loro conduttività termica ed elettrica e la dinamica della transizione da e verso lo stato eccitato – dipendono anche da come le vibrazioni vengono innescate e propagate in queste strutture.
Utilizzando la spettroscopia Raman, un team di ricercatori, tra cui il Dr. M. Anna Wrobelska del Politecnico di Varsavia ha esaminato il rapporto tra l'accoppiamento delle vibrazioni risultante dal contatto omogeneo di nanotubi di carbonio a parete singola e il diametro del tubo. È stato inoltre esaminato come cambiano le vibrazioni collettive in questo tipo di strutture.
Sono state testate due configurazioni: nanotubi avvolti in bobine e una che formava una pellicola sottile. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista carbonio.
“Nello spettro Raman, i segnali Raman a bassa frequenza sono chiamati modalità di respirazione a causa della direzione di vibrazione degli atomi di carbonio, che è perpendicolare all’asse del nanotubo. Il lavoro mostra che ci sono differenze significative in questa modalità per il semi-infinito gruppi”, si legge nella descrizione della ricerca sul sito web della Facoltà di Fisica dell’Università Tecnologica di Varsavia.
Questo è stato confrontato con la posizione radiale singola caratteristica dei tubi isolati.
Utilizzando la spettroscopia Raman, i ricercatori hanno esaminato come queste vibrazioni interagiscono con altre proprietà dei nanotubi. “Utilizzando la spettroscopia Raman risonante, è stato dimostrato che entrambe le modalità di respirazione nelle strutture di nanotubi collegate hanno la stessa energia traslazionale. Ciò è di fondamentale importanza quando si tratta delle proprietà ottiche di queste strutture. Ciò apre nuove possibilità per l’utilizzo pratico di queste strutture”. ha detto la Facoltà di Fisica.
Gli autori dell'articolo hanno esaminato come cambiano le vibrazioni a seconda del diametro dei nanotubi e della geometria della struttura studiata. In questo modo, hanno confermato le antiche previsioni dei teorici. “Le vibrazioni si dividono meno quando i nanotubi sono più grandi”, ha detto.
Finora la prova sperimentale di questa tesi è stata molto difficile: l'ostacolo è stata la produzione e la selezione di nanotubi con parametri adeguati.
“Gli array di nanotubi chirali puri formano un nuovo modello di cristallo fononico nella gamma T Hz, dando origine a nuovi modi vibrazionali. La possibilità di sintonizzare la frequenza in funzione del diametro del tubo fornisce uno strumento eccellente per studiare la dinamica collettiva di una rete di accoppiati oscillatori. Ciò apre la strada al campo dell'optomeccanica, con applicazioni promettenti nel campo delle comunicazioni e dei sensori.
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