Dielectric Screening inside Carbon Nanotubes
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Artigo de periódico
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Blindagem dielétrica dentro de nanotubos de carbono
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Resumo
Dielectric screening plays a vital role in determining physical properties at the nanoscale and affects our ability to detect and characterize nanomaterials using optical techniques. We study
how dielectric screening changes electromagnetic fields and manybody effects in nanostructures encapsulated inside carbon nanotubes. First, we show that metallic outer walls reduce the scattering intensity of the inner tube by 2 orders of magnitude compared to that of airsuspended inner tubes, in line with our local field calculations. Second, we find that the dielectric shift of the optical transition energies in the inner walls is greater when the outer tube is metallic than when it is semiconducting. The magnitude of the shift suggests that the excitons in small-diameter inner metallic tubes are thermally dissociated at room temperature if the outer tube is also metallic, and in essence, we observe band-to-band transitions in thin metallic double-walled nanotubes.
Abstract
A blindagem dielétrica desempenha um papel vital na determinação das propriedades físicas em nanoescala e afeta nossa capacidade de detectar e caracterizar nanomateriais usando técnicas ópticas. Estudamos como a blindagem dielétrica altera os campos eletromagnéticos e os efeitos de muitos corpos em nanoestruturas encapsuladas dentro de nanotubos de carbono. Primeiramente, mostramos que paredes externas metálicas reduzem a intensidade de espalhamento do nanotubo interno em duas ordens de magnitude em comparação com a de nanotubos internos suspensos no ar, em consonância com nossos cálculos de campo local. Em segundo lugar, descobrimos que o deslocamento dielétrico das energias de transição óptica nas paredes internas é maior quando o nanotubo externo é metálico do que quando é semicondutor. A magnitude do deslocamento sugere que os éxcitons em nanotubos metálicos internos de pequeno diâmetro são dissociados termicamente à temperatura ambiente se o nanotubo externo também for metálico e, em essência, observamos transições banda a banda em nanotubos metálicos de parede dupla delgados.
Assunto
Materiais isolantes, Proteção catódica
Palavras-chave
Dielectric screening, Excitons, One-dimensional heterostructures, Double-walled nanotubes, Resonant Raman, Carbon nanotubes