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單壁納米管對(duì)電子應(yīng)用的有益影響是有共識(shí)的，但現(xiàn)在有新證據(jù)表明，也許雙壁才是頂尖的。研究人員都知道，使用單壁碳納米管來(lái)提高電性能時(shí)，尺寸是至關(guān)重要的。但是直到現(xiàn)在，還沒(méi)有人研究過(guò)電子在面對(duì)多層管結(jié)構(gòu)時(shí)的行為。

萊斯大學(xué)材料實(shí)驗(yàn)室的鮑里斯·雅各布森（Boris Yakobson）已經(jīng)計(jì)算出了半導(dǎo)體雙壁碳納米管曲率對(duì)其撓曲電壓的影響，撓曲電壓是衡量納米管內(nèi)外壁之間電不平衡性的一個(gè)參數(shù)。這一參數(shù)影響了嵌套納米管在納米電子方面的應(yīng)用，特別是光伏應(yīng)用。

雅各布森（Yakobson）的理論研究成果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的《Nano Letters》”。在2002年的一項(xiàng)研究中，Yakobson和他的同事揭示了電荷轉(zhuǎn)移、正負(fù)極之間的電壓是如何與納米管壁的曲率呈線性比例關(guān)系的。管的寬度決定了曲率，實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)納米管越薄（曲率越大），電位電壓就越大。雅各布森說(shuō)，當(dāng)碳原子形成平面石墨烯時(shí)，平面兩側(cè)的原子的電荷密度相同。將石墨烯片彎曲成管會(huì)破壞這種對(duì)稱性，改變了平衡。這會(huì)在彎曲方向上并與彎曲成比例地產(chǎn)生局部撓性電偶極子。

但是，單壁不僅改變了平衡也改變了電子的分布。在雙壁納米管中，內(nèi)管和外管的曲率不同，因此給每個(gè)管帶來(lái)不同的帶隙。此外，模型顯示，外壁的柔性電壓使內(nèi)壁的帶隙發(fā)生偏移，從而在嵌套系統(tǒng)中產(chǎn)生交錯(cuò)的帶對(duì)準(zhǔn)。

雅各布森說(shuō)：“新穎之處在于，由于外部納米管產(chǎn)生的電壓，內(nèi)管壁的所有量子能級(jí)發(fā)生了位移。他說(shuō)，不同曲率的相互作用會(huì)導(dǎo)致跨界到交錯(cuò)帶隙躍遷，躍遷發(fā)生在約2.4納米臨界直徑處。這對(duì)于太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，從本質(zhì)上講，這是分離正負(fù)電荷以產(chǎn)生電流的先決條件。當(dāng)光被吸收時(shí)，電子總是從占據(jù)的價(jià)帶頂部遷移到空導(dǎo)帶的最低狀態(tài)，并在其后面留一個(gè)+孔。但在交錯(cuò)配置下，它們恰好位于不同的管或?qū)又??！?“'+'和'-'在管子之間分開，并且可以通過(guò)在電路中產(chǎn)生電流而流動(dòng)。”

研究小組的計(jì)算還表明，用正或負(fù)原子修飾納米管的表面可以產(chǎn)生高達(dá)三個(gè)伏特的電壓。研究人員寫道：“盡管功能化會(huì)強(qiáng)烈干擾納米管的電子特性，但對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它可能是一種非常有效的感應(yīng)電壓的方法?！毖芯啃〗M建議，其發(fā)現(xiàn)可能會(huì)單獨(dú)或與碳納米管混合使用，從而適用于其他類型的納米管，包括氮化硼和二硫化鉬。
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