Команда исследователей в Университете Райса создала технологию самостоятельной сборки углеродных нанопроводов. Для этого используется электрическое поле, создаваемое катушкой Тесла. Кроме того, нанопровода могут самостоятельно питать электрические цепи, которые сами же и образуют. Работа ученых опубликована в журнале ACS NANO.

Ученые назвали свою технику «Теслафорез». Ее суть заключается в том, что переменное электрическое поле катушки Тесла создает переменное электрическое поле в каждой трубке, которая представляет собой электрический диполь (систему, состоящую из двух точечных зарядов одинаковых по величине и противоположных по знаку, расположенных на малом расстоянии друг от друга). В диполе возникают колебания положительного и отрицательного заряда, в результате чего нанотрубки самоорганизуются в длинные цепи, которые могут достигать до 15 сантиметров в длину.

Rice University / YouTube

Действие катушки на углеродные провода сохраняется на достаточно больших расстояниях — до 20 метров. Это становится возможным за счет увеличения мощности передатчика. На видео углеродные провода формируются под действием трансформатора Теслы, который находится от них на расстоянии 30 сантиметров.

«Электрическое поле раньше уже использовалось для того, чтобы двигать маленькие объекты, но только на очень короткие расстояния, — заявляет Пол Черукури, руководитель исследования. — с Теслафорезом у нас есть возможность увеличить масштаб действия силовых полей, чтобы двигать предметы удаленно».

Схематическое изображение системы Теслаэлектрофореза, состоящей из первичной катушки, заряженной генератором радиочастотной плазмы (не показана на схеме), которая индуктивно связывается со вторичной катушкой, в результате чего порождается радиочастотный сигнал, идущий от дискообразной антенны. Lindsey Rae Bornhoeft et al / ACS NANO, 2016

Кроме того, нанопровода могут питать электрические цепи, которые сами же и образуют. Для этого они также используют электрическое поле, создаваемое трансформатором Тесла. На видео демонстрируется, как диоды при увеличении количества нанопроводов, примыкающих к ним, начинают гореть ярче.

По словам исследователей, для создания нанопроводов можно использовать не только углеродные нанотрубки, но и другие наноматериалы, такие как графен или полупроводниковые квантовые точки. Свою технологию ученые предлагают применять в области биомедицинской инженерии, а также для создания новых самособирающихся электрических схем в будущем.

Ранее коллектив ученых из Китая и США синтезировал проводящие волокна цилиндрического графенового слоя с «торчащими» из него углеродными нанотрубками. Ключевой особенностью структур было ковалентное соединение нанотрубок со слоем графена. Это приводило к минимальному сопротивлению такого «бесшовного» материала и рекордным характеристикам электродов на его основе.

Автор: Кристина Уласович