Les informations obtenues aideront à développer de l'électronique complexe. Les résultats de l'étude pourraient servir à créer des capteurs et des interrupteurs électromécaniques, des diodes à effet tunnel résonant et des éléments logiques pour les circuits électriques. L'article présentant leurs résultats a été publié dans la revue «Diamond and Related Materials».
Les métaux se caractérisent généralement par leur haute conductivité électrique et thermique, par l'augmentation de leur résistance électrique lors du réchauffement et par leur brillance métallique.
Ces propriétés s'expliquent par la présence d'électrons libres qui peuvent se déplacer sous l'effet du champ électrique. C'est pourquoi les matériaux de composition complexe ayant des électrons libres se comportent comme les métaux.
Au cours des trente dernières années, de nombreuses nouvelles matières de carbone ont été synthétisées, y compris le nanotube rempli de fullerènes. Pour son aspect faisant penser à une cosse de petits pois, ce nanotube a été surnommé en anglais «carbon peapod».
«Il s'est avéré que le nanotube de carbone pouvait être utilisé aussi bien comme un semi-conducteur que comme un métal, explique Constantin Katine, maître de conférences à la chaire de physique des milieux condensés au MEPhI. Il suffit de l'étirer de seulement 4% pour que les propriétés métalliques se manifestent. La forte élasticité du "peapod" lui permet de supporter facilement de telles extensions.»
La distance entre les fullerènes et la surface du nanotube est si faible que les nuages électroniques peuvent pénétrer du nanotube dans les fullerènes et inversement — ce phénomène s'appelle hybridation. Le niveau d'hybridation détermine les propriétés électroniques des appareils qui peuvent être fabriqués à base de nanotubes de carbone.
«Tout est déterminé par le rapport entre les énergies des électrons qui appartiennent au nanotube et aux fullerènes, explique le maître de conférences à la chaire de physique des milieux condensés au MEPhI Mikhaïl Maslov. Notre nanotube était initialement un semi-conducteur et possédait une fente énergétique. Les électrons des fullerènes ne pouvaient pas remplir cette fente parce qu'ils ne possédaient pas l'énergie appropriée. Cependant, l'application de la tension mécanique changeait tout: les niveaux énergétiques se déplaçaient et le "peapod" affichait des propriétés métalliques.»
Aujourd'hui, pour créer des appareils nanoélectroniques complexes, il est nécessaire d'utiliser différents matériaux — tant bien des métaux que des semi-conducteurs. Cependant, les données des chercheurs du MEPhI confirment qu'il est possible de les remplacer par un seul élément — le nanotube de carbone soumis à différentes tensions mécaniques. Cela permettra de simplifier la structure des diodes à effet tunnel résonant, des générateurs à rayonnement térahertzien, des capteurs et des interrupteurs électroniques.
