Исследователи из Университета ИТМО, МФТИ и Университета Авейру в Португалии совместно с коллегами из компании NT-MDT Spectrum Instruments смогли впервые измерить электромеханические свойства нанотрубок диаметром в тысячу раз меньше человеческого волоса. Для этого они модифицировали метод атомно-силовой микроскопии так, чтобы сканирующий зонд не повреждал образец при перемещении по поверхности.

Усовершенствованный метод использовали, чтобы охарактеризовать электромеханические свойства пептидных нанотрубок, не прикрепленных к подложке. Изучение их свойств необходимо для создания новых биосовместимых материалов и миниатюрных устройств.

Материалы и приборы на основе нанотрубок имеют много приложений: от диагностики и лечения заболеваний до создания охлаждающих систем для электроники. Однако, чтобы получать материалы с нужными характеристиками, нужно подробно изучить свойства нанотрубок и научиться управлять ими. Для этого применяют атомно-силовую микроскопию, основанную на сканировании поверхности образца с помощью специального зонда.

При традиционном способе сканирования зонд непрерывно контактирует с образцом и может сильно повредить хрупкие нанотрубки, не прикрепленные к подложке. Чтобы избежать повреждения, исследователи модифицировали метод атомно-силовой микроскопии. Главное отличие метода в том, что во время сканирования зонд перемещается к следующей точке измерения над образцом, не контактируя с ним.

Ученые использовали новый метод, чтобы изучить нанотрубки из короткого пептида дифениаланина. Исследователи одновременно измерили упругость пептидных нанотрубок и описали, как они ведут себя в электрическом поле. В результате удалось изучить механические свойства нанотрубок и выявить у них спонтанную поляризацию, или сдвиг положительных и отрицательных зарядов относительно друг друга вне электрического поля. Также ученые впервые смогли напрямую измерить пьезоэлектрический отклик, то есть сигнал, характеризующий свойство объекта изменять размеры под действием электрического поля.

За счет спонтанной поляризации пептидные нанотрубки можно использовать в компактных охлаждающих устройствах.