1.9. Излучающие свойства нанотрубок

Ученым удалось создать первые в мире микроскопические твердотельные излучающие нанотрубки, электрически управляемые "модулятором" из одной единственной молекулы (рис.6). Новые светоизлучающие нанотрубки (light-emitting nanotube, LEN) излучают в диапазоне 1,5 мкм, что в перспективе делает потенциально возможным создание оптических коммуникационных элементов на кремниевых подложках, с интегрированными LEN-излучателями диаметром всего 1,4 нм.

Рис.6 Микроскопические твердотельные излучающие нанотрубки, электрически управляемые "модулятором" из одной молекулы.

Исследователи из IBM Research особенно подчеркивают тот факт, что результаты лабораторных исследований полностью подтверждаются созданной ими детальной математической моделью процесса и подтверждают ранее высказывавшиеся лишь теоретически предположения о потенциальной возможности излучения света углеродными нанотрубками. Приложение постоянного электрического потенциала к разным концам трубки (говоря в более привычных терминах, "подача" отрицательного потенциала – электронов, на один конец трубки и положительного потенциала - "дырок", на другой) приводит к возникновению излучения с длиной волны 1,5 мкм. Правда, в отличие от светодиодов, излучающих свет при появлении напряжения на его двух электродах, LEN-элемент является 3-электродным амбиполярным устройством, по типу полевого транзистора, где сама трубка играет роль канала транзистора, по которому электроны и "дырки" текут между истоком и стоком, плюс, имеется третий элемент, играющий роль своеобразного затвора и позволяющий говорить о модуляции излучения. Стоит также отметить, что 1,5 мкм длина волны не является какой-либо константой, нанотрубки с другим диаметром смогут излучать в других диапазонах. Возможно создание не только LEN-элементов в качестве светоизлучающих панелей, но и на их базе "нанодисплеев", где каждый пиксел будет отображаться соответствующей нанотрубкой.

1.10. Газовая нанотурбина на основе нанотрубок

Как мы уже говорили, наноактюатор - один из основных компонентов наномашин, наноманипуляторов и нанокомпьютеров. Ученые из Корейского университета предлагают использовать в качестве основы наноактюатора газовую турбину. Они разработали газовую нанотурбину на основе вложенных друг в друга нанотрубок (рис.7-8). Как они полагают, это будет простым и надежным решением для приведения в движение наномашин.

Рис.7. Структура многослойной нанотрубки

Производство нанотрубок сегодня не является проблемой.  А то, что нанотрубки имеют малый диаметр (от 1 нанометра и более), позволяет существенно уменьшить размеры актюатора. Напомним, что диаметр самого маленького наноактюатора, созданного человеком, составляет около 500 нм. Ученые уже давно синтезировали и исследовали многослойные нанотрубки, которые представляют собой несколько нанотрубок, вложенных одна в другую. Было исследовано трение, которое возникает при протекании газа по внешней поверхности нанотрубки и, изучив результаты исследований, ученые пришли к выводу, что силу трения можно использовать в качестве вращающего момента, действующего на нанотрубку. Ранее, изучив трение в многослойных нанотрубках, исследователи узнали, что при вращении одной нанотрубки внутри другой сила трения ничтожно мала. Используя разницу в силе трения, можно было бы заставить вращаться внешнюю нанотрубку, воздействуя на нее газом или жидкостью. Скорость вращения ротора можно было бы изменять, управляя количеством газа, протекающего по поверхности нанотрубки.

Рис.8. Принцип работы газовой нанотурбины

Проведенные ранее исследования показали, что если внутренний слой многослойной нанотрубки провернуть, то она возвращается в прежнее положение благодаря силам электростатики. Но при этом она двигается маятникообразно, делая миллион колебаний в секунду. Исследователи решили использовать это свойство нанотрубки для того, чтобы сделать насос, который сможет нагнетать в другую нанотрубку-турбину газ или жидкость. А газ, в свою очередь, протекая по внешней поверхности нанотрубки, заставляет ее вращаться. А так как частотой осциллирования нанотрубки-насоса можно управлять (например, подав напряжение на нанотрубку), то, соответственно, можно заставить работать турбину с различной скоростью. Так исследователи хотят создать и насос и актюатор.