Díky jejich vynikajícím vlastnostem elektrické vodivosti jsou uhlíkové nanotrubice dlouho považovány za životně důležitou surovinu pro elektroniku nové generace. Jsou-li syntetizovány s dostatečnou čistotou, jsou schopny přenášet elektrický proud buď pro napájení, ukládání energie, nebo pro zasílání informací ve velmi rychlém čase s malou ztrátou energie a to díky odporu.

Avšak vzhledem k jejich neuvěřitelně malým rozměrům je neuvěřitelně obtížné měřit elektrickou vodivost skutečných trubek.

Uhlíkové nanotrubice (CNT) mají často průměr jen několik nanometrů široký a 1nm se rovná 0,000001 mm. To znemožnilo měření elektrických vlastností jednotlivých trubek, specialisté nanotechnologií se museli jednoduše spolehnout na teoretické výpočty.

Tyto „nejlepší odhady“ však byly často zcela nepřesné, protože počítali pouze trubky, které měly podobný průměr, což se v praxi vyskytuje jen zřídka.

V důsledku „přirozeného“ způsobu, jakým jsou uhlíkové nanotrubice syntetizovány nebo „pěstovány“, bude vzorek uhlíkových nanotrubic obsahovat zkumavky o různých průměrech. Když tyto trubice přijdou do vzájemného kontaktu, ovlivní se jejich elektrická vodivost, což znemožňuje teoretické výpočty jejich vodivosti.

Ale klíč k problému našel tým z University of Swansea ve Walesu, vedený prof. Andrewem Barronem, který jeředitelem Výzkumného ústavu pro energetickou bezpečnost.

Jak vysvětluje tisková zpráva University of Swansea, „Prof. Barron a jeho výzkumný tým nechali projít velké napětí skrz jednu ze zkřížených uhlíkových nanotrubic, které jí prolomilo a obě poloviny byly přivařeny k sondám.

Od této chvíle tým věděl, že všechna měření prováděná sondami byla ze dvou uhlíkových nanotrubic odpovídajícího typu a průměru, protože to byly dvě poloviny jedné původní zkumavky. To umožnilo týmu provádět experimenty, které vedly k měření, která byla dříve pouze teoretická.

Výsledky ukázaly, že „… kdyby byly dvě uhlíkové nanotrubice různého průměru položeny přes sebe, odpor v místě kontaktu byl vyšší, než kdyby byly podobného průměru.“

SEM obrázky znázorňují manipulaci s jednou MWCNT poté, co byla rozdělena na dvě části 10 V nábojem. Jedna polovina se poté přemístí do prázdného prostoru (b-c), než se druhá polovina uvede do kontaktu s první polovinou v definované poloze a úhlu (d-f). Výsledkem je spojení mezi dvěma MWCNT, které mají stejný průměr a chiralitu, protože pocházejí ze stejné trubice.

Tým nyní zveřejnil svá zjištění v časopise Nanoletters.

Následně byl tým schopen prokázat některé klíčové teorie. Jak studie ukazuje;

„Změna úhlu překrytí mezi dvěma polovinami původní uhlíkové nanotrubice ukazuje na změnu elektrické vodivosti.

Měření vodivosti mezi dvěma paralelními polovinami řezané uhlíkové nanotrubice vede k výsledkům, které jsou v souladu s teoretickým konceptem registru atomové stupnice. “

Schéma znázorňující základy experimentu.

Přestože jsou tato pravidla svou povahou technická, jsou pro ty, kdo zkoumají, jak lze uhlíkové nanotrubice použít při výrobě moderních elektrických zařízení, velmi praktická.

Stávající napájecí kabely se mohou přehřát, což vede k výpadkům napájení v zařízeních a sítích. Konvenční technologie navíc vede ke ztrátě asi 8% elektřiny globálně během přenosu. Schopnost měřit vodivost mezi identickými uhlíkovými nanotrubicemi povede ke zlepšení účinnosti elektrických silových kabelů v budoucnosti.

"Je to poprvé, kdy bylo možné provést experimentální měření k potvrzení teoretických modelů," říká Barron. „I když je příjemné potvrdit teorii skutečným experimentem, naše metodologie nyní otevírá nesčetné možnosti měření, která dříve nebyla možná. Těšíme se na rozšíření základních znalostí uhlíkových nanotrubic, které nám v budoucnu pomohou při výrobě účinné elektrické kabeláže a nesčetných dalších technologií. “

Fotografický kredit: Nanoletters, Swanseauniversity, Understandingnano a Futuremarketsinc