Силиконски наноцевки

Силиконските наноцевки се наночестички кои создаваат структура слична на цевка од атоми на силикон. Како и кај силиконските наножици, тие се технолошки важни поради нивните необични физички својства, кои фундаментално се разликуваат од оние на најголемиот силициум. Првите извештаи за силиконските наноцевки се појавиле околу 2000 година.
1 Синтеза
Еден од методите за подготовка на силиконски наноцевки е користење на реактор кој користи електричен лак без употреба на каков било катализатор. За да се обезбеди чистота, реакторот се евакуира и се полни со нереактивниот благороден гас аргон. Вистинското формирање на наноцевките се потпира на процесот на хемиско таложење на пареа.
Почест метод во лабораторија вклучува употреба на наножици од германиум, јаглерод или цинк оксид како шаблон. Силиконот, кој обично доаѓа од гасот силикон или силициум тетрахлорид, потоа се депонира на наножиците, а јадрото се раствора оставајќи зад себе силиконска цевка. Растот на шаблонските наножици, таложењето на силициум и гравирањето со наножица, а со тоа и геометријата на добиените Si наноцевки, може точно да се контролираат во вториот метод; сепак, најмалиот внатрешен дијаметар е ограничен со десетици нанометри.
Конвенционалните механизми пареа-течност-цврсти (VLS) и цврсто-течност-цврсти (SLS) механизми се омилени техники за одгледување на еднодимензионални силиконски наноструктури. Сепак, тие обично вклучуваат само еден вид метал како катализатор и затоа не можат да се користат за одгледување тубуларни (шупливи) силиконски наноструктури. Во еден неодамнешен обид, се користеше двослоен катализатор на никел-златен слој за да се искористи нерамномерната стапка на раст на составните метални катализатори. Користејќи ги овие модифицирани VLS и SLS техники, се одгледуваат повеќеѕидни силиконски наноцевки со дебелина на страничниот ѕид од неколку нанометри.
2 Апликации
Како резултат на нивната балистичка спроводливост, силиконските наноцевки и наножиците се сметаат за употреба во електрониката, на пр. во термоелектрични генератори. Бидејќи структурата може да собере молекули на водород, така што може да личи на јаглен без <sub>CO2</sub>, се чини дека силиконските наноматеријали може да се однесуваат како метално гориво. Силиконската наноцевка наполнета со водород испорачува енергија и во тој процес остава остатоци од вода, етанол, силициум и песок. Меѓутоа, бидејќи производството на водород бара значителна енергија, ова е само предложен метод за складирање на енергија, а не за нејзино производство.
Силиконските наноцевки и силиконските наножици може да се користат во литиум-јонски батерии. Конвенционалните литиум-јонски батерии користат графитен јаглерод како анода, но заменувајќи го со силиконски наноцевки експериментално се зголемува специфичниот (по маса) капацитет на анодата за фактор 10 (иако целокупното подобрување на капацитетот е помало поради далеку помалите специфични капацитети на катодата).
Друга нова примена на силиконската наноцевка е емисијата на светлина. Бидејќи силиконот е индиректен полупроводник на јазот на појасот, квантниот принос на радијативната рекомбинација во овој материјал е многу низок. Бидејќи дебелината на наноструктурите базирани на силикон се намалува под ефективниот Боров радиус (околу 9nm, во силициум) квантната ефикасност на емисијата на светлина од овој материјал се зголемува поради ефектот на квантно ограничување. Потпирајќи се на овој факт, докажана е способност за фотоемисии на силиконски наноцевки со многу тенки странични ѕидови.