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Propriétés électronique de nanotubes de carbone remplis par les fullerènes C60.

Vladimir Prudkovskiy, Georgia Tech/Néel Institute
L'encapsulation de diverses molécules à l'intérieur de nanotubes de carbone (CNT), comme par exemple les fullerènes C60, constitue une des voies prometteuses vers l'accordabilité de la conductance des CNTs. Parmi la grande variété des CNTs remplis, les peapods représentent une structure hybride pionnière découvert en 1998 [1]. Depuis lors, leur structure électronique a fait l’objet d’études théoriques controversées [2,3] avec un nombre limité de réalisations expérimentales [4,5]. Nous avons étudié les propriétés électroniques des peapods individuels en combinant les mesures de spectroscopie micro-Raman et de magnétotransport sur les mêmes échantillons. Nous avons constaté que les C60 encapsulés modifient fortement la structure de bande électronique des nanotubes semi-conducteurs au voisinage du point de neutralité de charge. Cette modification comprend un déplacement rigide de la structure électronique et un remplissage partiel de la bande interdite. Nous avons aussi montré que l’excitation UV sélective des fullerènes conduit à une forte modification du couplage électronique entre les C60 et le CNT induite par la coalescence partielle des C60 et de leur distribution à l'intérieur du tube [6]. Les résultats expérimentaux sont supportés par des simulations numériques de la densité d'états et de la conductance des nanotubes de carbone avec des fullerènes fusionnés à l'intérieur.

[1] B.W. Smith et al. Nature 396, 323 (1998) https://dx.doi.org/10.1038/24521
[2] S. Okada et al. PRL 86, 3835 https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.3835
[3] A. Rochefort et al. PRB 67, 115401 https://dx.doi.org/ 10.1103/PhysRevB.67.115401
[4] D.J. Hornbaker et al. Science 292, 828 (2002) https://dx.doi.org/10.1126/science.1068133
[5] C.H.L. Quay et al. PRB 76, 073404 (2007) https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.76.073404
[6] V.S. Prudkovskiy et al. Carbon 57, 498 (2013) https://doi.org/10.1016/j.carbon.2013.02.027

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