Ученые впервые смогли измерить распределение электрического заряда в углеродных трубках диаметром менее двух нанометров (в 50 тысяч раз тоньше человеческого волоса). Это важный шаг к созданию надежных углеродных транзисторов, сообщает компания IBM.

Углеродные нанотрубки — это аллотропная форма углерода, представляющая собой цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров. Их микроскопические размеры и уникальные свойства проводимости позволяют создавать компактные, быстродействующие и потребляющие мало энергии микросхемы.

Многие исследователи полагают, что в будущем кремниевые микросхемы будут полностью вытеснены более эффективными углеродными. Уже построены мощные транзисторы на углеродных нанотрубках, но их существенным недостатком является высокая чувствительность к внешним условиям. Колебания температуры, контакт с непредусмотренным веществом, вибрация могут влиять на электрические свойства нанотрубок и ухудшать производительность устройства.

Для уменьшения чувствительности важно понимать, как именно внешние условия влияют на свойства нанотрубок, в частности, на их электронную плотность. Электронной плотностью называют распределение электрического заряда в трубке - несколько упрощая, вероятность обнаружить электрон (носитель заряда) в той или иной точке. До сих пор не существовало надежных методов измерения электронной плотности в подобных структурах.

Группа исследователей из IBM использовала эффект Рамана (комбинационное рассеяние): изменение частоты света, рассеивающегося в веществе или отражающегося от него (с изменением частоты меняется длина волны и, следовательно, цвет света). Ученые установили зависимость изменения частоты света от частоты колебаний атомов нанотрубки, которая, в свою очередь, связана с изменениями электронной плотности. Таким образом, фиксируя изменение цвета, можно определить электронную плотность участка трубки.