خواص أنابيب الكربون النانوية: الخواص الكهربية (Electrical properties)

المؤلف:  أ.د. محمود محمد سليم صالح

المصدر:  تقنية النانو وعصر علمي جديد

الجزء والصفحة:  ص120–121

2023-07-27

1465

وتمتلك أنابيب الكربون النانوية خاصية تسمى النقل الإلكتروني القذفي (Ballistic electron transport)، وهذا يعني أنها موصلات ممتازة على طول الأنبوب. كما تستطيع أنابيب الكربون الفلزية (Metallic) أن تحمل تيارا كهربيًّا كثافته أعلى 1000 مرة من قدرة موصل جيّد الكهرباء، مثل النحاس. فالأسلاك التقليدية موصلة الكهرباء تتركب عادة من سلك نحاس يحيط به مطاط يعزل الكهرباء. أما بعد اكتشاف أنابيب الكربون النانوية، ومعرفة خواصها الكهربية، فقد فكر العلماء بإمكانية عمل موصل كهرباء كامله من أنابيب الكربون النانوية، حيث تتكون من طبقتين: حيث الداخلية موصلة الكهرباء، في حين أنّ الخارجية عازلة الكهرباء وأنابيب النانو الكربونية لها خصائص إلكترونية غير اعتيادية، فيمكنها أن تكون موصلة، كما يمكنها أن تكون شبة موصلة، وذلك بناء على تركيبها، فبعض هذه الأنابيب تمتلك موصلية كهربائية أعلى من النحاس، حيث إن بعض الحسابات تشير إلى استطاعة هذه الأنابيب حمل تيار كهربائي بقوة مليار أمبير لكل سم مربع، مع العلم أن النحاس ينصهر تمامًا إذا مرّ فيه تيار بقوة مليون أمبير لكل سم مربع. وبعض هذه الأنابيب لها خصائص السيلكون، أي: أنها تتصرّف تصرّف أشباه الموصلات والخواص الكهربية لأنابيب الكربون الدقيقة تفيد بإمكانية إنتاجها في المعادن، وأشباه الموصلات، وذلك بالتطابق مع طريقة تشكيل ذرات ألواح الكربون، فإذا لففنا الكربون على الشكل الأسطواني، حيث يتصل طرفا الأنبوب الكربوني، سنحصل على أنبوب نانوي موصل الكهرباء تمامًا، وشأنه في ذلك شأن سلك معدني بالغ الدقة. أما إذا التوت الأنبوبة بميل معين فإننا سنحصل على نسخة مصغرة من أشباه الموصلات، والتي يمكن أن تحل محل ترانزستورات السيلكون، وهي قاعدة بناء الرقائق الإلكترونية. والأغرب من ذلك أن الأنبوب النانوي موصل الكهرباء أفضل من النحاس؛ مما يجعله بديلاً ملائما للتوصيلات الكهربية الدقيقة داخل رقائق الحاسوب، بل إنّ الأنبوب ينقل الحرارة أفضل من الماس.