Propiedades ópticas de los nanotubos de carbono.
Las propiedades ópticas de los nanotubos de carbono son muy relevantes para la ciencia de los materiales . La forma en que esos materiales interactúan con la radiación electromagnética es única en muchos aspectos, como lo demuestra su peculiar absorción , fotoluminiscencia ( fluorescencia ) y espectros Raman .
Los nanotubos de carbono son materiales únicos "unidimensionales", cuyas fibras huecas (tubos) tienen una estructura atómica y electrónica única y altamente ordenada, y pueden fabricarse en una amplia gama de dimensiones. El diámetro típicamente varía de 0,4 a 40 nm (es decir, un rango de ~ 100 veces). Sin embargo, la longitud puede alcanzar los 55,5 cm (21,9 pulgadas), lo que implica una relación de longitud a diámetro de hasta 132.000.000: 1; que es inigualable por cualquier otro material. [1] En consecuencia, todas las propiedades electrónicas, ópticas, electroquímicas y mecánicas de los nanotubos de carbono son extremadamente anisotrópicas (direccionalmente dependientes) y sintonizables. [2]
Las aplicaciones de los nanotubos de carbono en óptica y fotónica están aún menos desarrolladas que en otros campos. Algunas propiedades que pueden llevar a un uso práctico incluyen la sintonización y la selectividad de la longitud de onda. Las aplicaciones potenciales que se han demostrado incluyen diodos emisores de luz ( LED ), [3] bolómetros [4] y memoria optoelectrónica . [5]
Aparte de las aplicaciones directas, las propiedades ópticas de los nanotubos de carbono pueden resultar de gran utilidad en su fabricación y aplicación a otros campos. Los métodos espectroscópicos ofrecen la posibilidad de una caracterización rápida y no destructiva de cantidades relativamente grandes de nanotubos de carbono, produciendo mediciones detalladas del contenido de carbono no tubular, tipo de tubo y quiralidad, defectos estructurales y muchas otras propiedades que son relevantes para esas otras aplicaciones.
Un nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) se puede imaginar como una tira de una molécula de grafeno (una sola hoja de grafito ) enrollada y unida en un cilindro sin costura. La estructura del nanotubo se puede caracterizar por el ancho de esta tira hipotética (es decir, la circunferencia co el diámetro d del tubo) y el ángulo α de la tira con respecto a los ejes de simetría principal de la red de grafeno hexagonal . Este ángulo, que puede variar de 0 a 30 grados, se denomina "ángulo quiral" del tubo.
Alternativamente, la estructura se puede describir mediante dos índices enteros ( n , m ) que describen el ancho y la dirección de esa tira hipotética como coordenadas en un marco de referencia fundamental de la red de grafeno. Si los átomos alrededor de cualquier 6-miembro de anillo de la grafeno se numeran secuencialmente desde 1 a 6, los dos vectores u y v de que el marco son los desplazamientos de átomo de 1 a átomos de 3 y 5, respectivamente. Esos dos vectores tienen la misma longitud y sus direcciones están separadas por 60 grados. El vector w = n u + m vluego se interpreta como la circunferencia del tubo desenrollado en la red de grafeno; relaciona cada punto A1 en un borde de la tira con el punto A2 en el otro borde que se identificará con él a medida que se enrolle la tira. El ángulo quiral α es entonces el ángulo entre u y w . [6] [7] [8]
