Электромагнитные свойства композитной среды, образованной цепочками туннельносвязанных углеродных нанотрубок

Abstract

При создании модели композитной среды на основе углеродных нанотрубок в гигагерцевом и субтерагерцевом диапазонах частот необходимо учитывать туннельную связь между наночастицами. Чтобы упростить рассмотрение, представлена модель композитной среды с включениями из одинаковых случайно ориентированных прямолинейных цепочек, состоящих из последовательно соединенных через туннельные контакты сонаправленных металлических однослойных углеродных нанотрубок. Задача рассеяния электромагнитного излучения на таких цепочках решалась путем применения метода интегральных уравнений классической электродинамики и формализма Ландауэра – Буттикера для квантового транспорта. Показано, что электронное туннелирование между нанотрубками ведет к электромагнитным размерным эффектам в цепочках конечной длины. При этом в гигагерцевом диапазоне частот имеет место режим, при котором сравнимые по величине действительная и мнимая части эффективной диэлектрической проницаемости композитной среды убывают с увеличением частоты, что нередко обнаруживается в экспериментах. Установлено, что размерные эффекты могут проявляться в пределах малых участков цепочки, ограниченных контактами низкой проводимости. Результаты работы дают понимание физических механизмов, ответственных за частотную дисперсию диэлектрической проницаемости композитных материалов на основе углеродных нанотрубок.