Версия для слабовидящих
Ученые разработали датчик силы на основе углеродных нанотрубок Печать Email
Новости об инновациях
27.06.2014

Группа исследователей из России, Беларуси и Испании, включая профессора МФТИ Юрия Лозовика, разработала на основе углеродных нанотрубок микроскопический датчик силы. Устройство описано в статье, которая опубликована в журнале Computational Materials Science и также доступна в виде препринта.

Ученые предложили использовать две нанотрубки, одна из которых представляла собой длинный цилиндр с двойными стенками толщиной в один атом. Эти трубки размещаются торцами напротив друг друга и к ним прикладывается электрическое напряжение, после чего по цепи потечет ток около десяти наноампер. Углеродные стенки трубок сами по себе являются неплохим проводником, а через промежуток между торцами двух разных нанотрубок ток проходит за счет туннельного эффекта: квантового явления, суть которого заключается в переходе электронов сквозь непреодолимый в рамках классической механики барьер.

mwnt.jpgИллюстрация к статье исследователей

Такой ток, называемый туннельным током, широко используется на практике. Существуют, например, туннельные диоды: в них ток протекает свозь потенциальный барьер p-n перехода. Другой пример — сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), в котором поверхность образца сканируется особо тонкой иглой под напряжением. Игла скользит вдоль поверхности и по величине протекающего по ней тока можно определить расстояние до образца с такой точностью, что при помощи СТМ удается обнаружить выступы высотой в один атом. Зависимость туннельного тока от расстояния между торцами нанотрубок была использована авторами новой публикации для того, чтобы определить взаимное положение углеродных нанотрубок и за счет этого узнать величину действующей на эти нанотрубки внешней силы.

Новый датчик позволяет достаточно точно контролировать положение коаксиальных цилиндров в двухслойных нанотрубках и за счет этого, например, определять растяжение hанообъекта, к которому прикреплены электроды. Выполненные исследователями расчеты указывают на возможность регистрировать силы в несколько десятых наноньютона (10–10 ньютона). Для наглядности укажем, что вес бактерии составляет около 10–14 ньютона, а вес комара — несколько десятков микроньютон (10–5 ньютон); впрочем, предложенное физиками устройство может найти применение вовсе не в микровесах.

Двуслойная коаксиальная нанотрубка может быть уподоблена микроскопическому цилиндру с выдвижным поршнем. Такая система уже рассматривалась рядом других специалистов как потенциальная деталь для наномашин различного рода. Подобные нанотрубки предлагаются на роль микроманипуляторов, соединительных «шпилек» для составных механизмов и их, возможно, даже удастся использовать для хранения данных: положение внутреннего «поршня» будет кодировать один или несколько бит информации.

Кроме того, расчеты продемонстрировали возможность создания комбинированного устройства, в котором внутри двуслойной углеродным нанотрубки находятся магнитные фуллерены. При помещении в магнитное поле возникнет сила, которую можно будет измерить за счет изменения туннельного тока. Это, в свою очередь, превратит датчик силы в датчик магнитного поля.

Пресс-служба МФТИ (ГУ)
Контактная информация:
+7 495 408–64–45
press@mipt.ru

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/uchenye-razrabotali-datchik-sily-na-osnove-uglerodnykh-nanotrubok

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта