«Хирургия» углеродных нанотрубок

Нанотехнологии продолжают быть в центре внимания многих исследовательских лабораторий мира.  Вот французские физики разработали новый способ формирования наноматериалов с помощью сканирующего электронного микроскопа. Техника позволяет гравировать материалы, подобные углеродным нанотрубкам, удаляя индивидуальные атомы из выбранных мест, и может открыть методы наноинженерии разнообразных структур.

Электронная микроскопия для получения изображения образца использует высокоэнергетические электроны. Однако электронный луч взаимодействует с образцом и может его разрушить. Это происходит потому, что энергия электронов пучка передается образцу, выбивая из него атомы.

Теперь ученые нашли возможность превратить недостаток в достоинство – использовать сканирующий электронный микроскоп как режущий инструмент нанометровой точности. В предыдущих экспериментах по модификации материалов управление электронным пучком было недостаточным, чтобы выбивать атомы только в нужных местах. Команда физиков провела теоретические исследования, чтобы определить степень взаимодействия электронного пучка с материалом при различном напряжении. Оно показало, что значение эффективного сечения рассеяния электронов на атомах не одинаково. Оказалось, что оно сильно зависит от положения атома в нанотрубке, в частности, соседствует ли он с дефектом или расположен в идеальной кристаллической решетке.

Полученные результаты позволили исследователям разработать новый класс экспериментов, использующих специальный сканирующий электронный микроскоп. Им удалось вырезать на трубке бороздки буквально несколько нанометров длиной именно в нужном месте, оставляя остальную часть трубки неповрежденной.

Возможность получать нанотрубки желаемой формы может оказаться важной с технологической точки зрения. Удаление последовательно расположенных атомов в нанотрубке изменяет симметрию трубки и, как следствие, характер поведения электронов. Это значит, что нанотрубку со свойствами металла можно превратить в полупроводник, что является хорошим методом для изготовления диода Шотки в нанометровой шкале.