Abstrait

Bistabilité dans les fils de Fe, Co et Ni à l'intérieur des nanotubes de carbone

Rodrigues RB et Diniz EM

L'encapsulation de nanofils par des nanotubes de carbone est une manière très efficace de protéger le nanofil des influences extérieures, comme l'oxydation. De plus, elle permet de produire des chaînes d'atomes strictement linéaires si le nanotube de carbone est très étroit. Bien que de nombreuses études théoriques aient été réalisées sur ce sujet, peu prennent en compte les effets de la distorsion de Peierls, qui dimérise la chaîne. Pour contribuer à ce sujet, nous rapportons ici des calculs de principes fondamentaux basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité de nanofils de Fe, Co et Ni encapsulés par des nanotubes de carbone étroits en zigzag ou en fauteuil. Nos résultats prédisent que le nanofil de Fe a une configuration d'énergie minimale pour une géométrie dimérisée et un minimum local profond pour une géométrie non dimérisée. Nous constatons également que le Co et le Ni ont une configuration à espacement régulier comme géométrie de plus basse énergie, mais le nanofil de Co présente un minimum local pour une configuration dimérisée, dont la barrière énergétique est indépendante du diamètre du nanotube et de la chiralité. De plus, nous avons constaté que tous les nanofils transfèrent des électrons au nanotube et que les moments magnétiques des nanofils dimérisés sont au moins 50 % plus petits que ceux des nanofils non dimérisés. Dans certains cas, le moment magnétique disparaît même lorsque le nanofil non dimérisé a une valeur non nulle. De telles découvertes peuvent aider à prédire les propriétés structurelles, électroniques et magnétiques des nanofils encapsulés par des nanotubes de carbone et donner un aperçu de la possibilité que les différences entre ces deux géométries des nanofils produisent des données détectables expérimentalement.