Физика

Российские ученые определили типы квазицастиц в углеродных нанотрубках

C. Zhou/University of Southern California

Ученые из России исследовали влияние «ловушек» на оптические свойства углеродных нанотрубок. С помощью специальных структур исследователям удалось «поймать» экситон и трион. Статья об этом была опубликована в журнале Scientific Reports.

Углеродные нанотрубки — большой класс материалов с уникальными свойствами. Их внедрение в различные структуры позволяет увеличить их прочность и механические характеристики. Также углеродные нанотрубки могут использоваться для создания гибких сенсоров и экранов нового поколения. Но для этого необходимо добавить в этот материал редкоземельные элементы.

В основе гибкого экрана лежат тонкопленочные транзисторы. Чем быстрее заряд способен двигаться в материале, тем быстрее реагируют эти устройства на действия со стороны пользователя и тем оперативнее отклик экрана. Но до сих пор было непонятно, какие частицы переносят эти взаимодействия.

В новой работе ученые из Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН и МФТИ добавляли в водную суспензию углеродных нанотрубок с полупроводниковой проводимостью соляную кислоту (HCl). После чего они исследовали спектры поглощения суспензий с разным количеством HCl. Чем выше была концентрация кислоты, тем больше формировалось «ловушек» — атомов водорода, которые осели на их поверхности, — и тем больше в них попадалось экситонов и трионов — квазичастиц, которые считались потенциальными кандидатами на перенос взаимодействия между редкоземельными элементами и атомами углерода.

Облучая нанотрубки излучением с определенной длиной волны, ученые получили спектр энергий этого материала. Кроме того, авторы работы исследовали спектры фотолюминесценции этих трубок. Ученые отметили, что с увеличением числа осевших на трубке атомов водорода снижается количество экситонов. Зато появляется новый энергетический переход. Он был заметен и на обычных спектрах поглощения. Исследователи предположили, что он соответствует попавшим в «ловушки» частицам.

Полученные данные помогут лучше понять энергетическую структуру углеродных нанотрубок с примесями, что важно не только с фундаментальной, но и с практической точки зрения. В дальнейшем ученые планируют исследовать уровни энергии углеродных нанотрубок с различными типами «ловушек».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.