Magnetinis laukas nanovamzdelius iš metalų paverčia puslaidininkiais

   Anglies nanovamzdelius iš puslaidininkių galima paversti metalais ir vėl atgal paprasčiausiai keičiant magnetinį lauką. Kai kurie anglies nanovamzdeliai yra metalai, o kiti puslaidininkiai. Metalai yra laidesni elektrai, nes jų elektronai laisvai juda energijos lygmenimis. Puslaidininkiuose elektronams dar tenka įveikti "draustinių energijų juostą", todėl šios medžiagos yra laidžios tiktai tuomet, kai elektronai yra užmetami į laidumo juostą panaudojant išorinę energiją.


Keičiant magnetinį lauką anglies nanovamzdelius iš puslaidininkių galima paversti metalais arba atvirkščiai.

   Dvi grupės dviem skirtingais būdais parodė, kad magnetinis laukas gali pakeisti nanovamzdelių draustinių energijų juostą ir paversti metalinius nanovamzdelius pusladininkiniais ir atvirkščiai. Junichiro Kono vadovaujam grupė iš Rice universiteto (JAV) nustatė, kad 1 nm skersmens nanovamzdelių draustinių energijų juosta mažėjo stiprėjant magnetiniam laukui, nors to ir nepakako tam, kad jie taptų metalais. Tam prireiktų stipresnių magnetinių laukų nei tie kurie buvo pasiekiami Kono laboratorijoje.

   Kita koncepcija siūlė didinti nanovamzdelių skersmenį. Tai padarė Ilinojaus universiteto mokslininkai. Jie sukūrė magnetinį lauką 30 nm skersmens vamzdelio viduke. Laukui pasiekus 6 Teslas nanovamzdelis pradėjo elgtis it metalas. Toliau didinant magnetinį lauką, nanovamzdelis vėl virsdavo puslaidininkiu.

   Šie virsmai yra numatyti vadinamojo Aharonovo- Bohmo efekto, kuris buvo pasiūlytas 1959 m. Šis efektas sako, kad magnetinis laukas veiks elektronus net ir tuomet, kai jie bus metalinio vamzdelio, turinčio visiškai ekranuoti lauką, viduje.

   Siekdami suprasti kaip laukas veikia nanovamzdelius, įsivaizduokime elektroną, kertantį vamzdelio sieną renkantis visus galimus kelius nuo vieno nanovamzdelio galo iki kito. Skirtingos elektronų trajektorijos gali interferuoti viena su kita, o ši interferencija yra stipriai įtakojama magnetinio lauko. Dėl to gali kilti ar leistis ir anglies molekulių draustinių energijų juosta.


Mokslo įdomybės