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Propriétés électromécaniques des CNTs

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Propriétés électromécaniques des CNTs

Les propriétés physico-chimiques des nanotubes de carbone (CNTs) sont telles que de très nombreuses applications ont été envisagées ces dernières années. Il est notamment possible de commander leur flexion par un champ électrique extérieur afin de réaliser des nano-relais. Nous avons développé un code mélangeant dynamique moléculaire classique et calculs de champs dans des nanosystèmes par une technique à base de « fonctions » de Green. Ce code nous a permis d’étudier l’influence des caractéristiques du champ (norme, direction) et du nanotube (rayon, longueur, hélicité, nombre de parois) sur l’efficacité d’alignement du nanotube dans la direction du champ.

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Lorsqu’un nanotube de carbone est soumis à un champ électrique faisant un angle theta avec son axe, il se tord pour essayer de s’aligner sur le champ. La courbure est plutôt localisée du coté de l’extrémité libre. L’angle varphi dont dévie l’extrémité libre sert à quantifier l’alignement.

minamas_CNT2

Un nanotube métallique peut être orienté beaucoup plus facilement qu’un nanotube semi-conducteur.

minamas_CNT3

a)Pour une longueur donnée, plus le nanotube a un petit rayon, plus il est facile à tordre.
b)Pour un rayon donné, plus le tube est long, plus le champ nécessaire pour le tordre est faible (les amplitudes nécessaires pour aligner des nanotubes de longueurs courantes expérimentalement sont donc beaucoup plus faible que les valeurs utilisées ici)

minamas_CNT4

L’amplitude du champ électrique nécessaire pour arriver à un bon alignement du tube avec le champ dépend fortement de l’angle initial entre le champ et le tube.

Résultats marquants

- Z. Wang, M. Devel, R. Langlet, B. Dulmet, “Electrostatic deflections of cantilevered semiconducting single-walled carbon nanotubes”, Phys. Rev. B, 75, 205414-1 à –6 (2007)
- Z. Wang, M. Devel, Electrostatic deflections of cantilevered metallic carbon nanotubes via charge-dipole model”, Phys. Rev. B, 76, 195434-1 à –5 (2007)

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