Bygge bro mellem nanoskalaen:Et dybt kig inde i atomkontakter

Et team af forskere fra Tokyo Institute of Technology har opnået hidtil uset indsigt i den indre funktion af en atomafbryder. Ved at undersøge sammensætningen af ​​den lille metal 'bro', der dannes inde i kontakten, deres resultater kan anspore designet af atomafbrydere med forbedret ydeevne.

Atomafbrydere hyldes som den mindste af elektrokemiske afbrydere, og de kunne ændre informationsteknologiens ansigt. På grund af deres nanoskala dimensioner og lave strømforbrug, de lover integration i næste generations kredsløb, der kan drive udviklingen af ​​kunstig intelligens (AI) og Internet of Things (IoT) enheder.

Selvom forskellige designs er dukket op, et spændende spørgsmål vedrører arten af ​​det metalliske filament, eller bro, det er nøglen til betjeningen af ​​kontakten. Broen dannes inde i et metalsulfidlag, der er klemt mellem to elektroder, og styres ved at påføre en spænding, der inducerer en elektrokemisk reaktion. Dannelsen og tilintetgørelsen af ​​denne bro afgør, om kontakten er tændt eller slukket.

Nu, en forskergruppe med Akira Aiba og Manabu Kiguchi og kolleger ved Tokyo Institute of Technologys afdeling for kemi har fundet en nyttig måde at undersøge præcis, hvad broen består af.

Ved at afkøle atomafbryderen nok til at kunne undersøge broen ved hjælp af en lavtemperaturmåleteknik kaldet punktkontaktspektroskopi (PCS), deres undersøgelse viste, at broen består af metalatomer fra både elektroden og metalsulfidlaget. Dette overraskende fund modvirker den fremherskende forestilling om, at broen kun stammer fra elektroden, Kiguchi forklarer.

Holdet sammenlignede atomafbrydere med forskellige kombinationer af elektroder (Pt og Ag, eller Pt og Cu) og metalsulfidlag (Cu ₂ S og Ag ₂ S). I begge tilfælde, de fandt ud af, at broen hovedsagelig er sammensat af Ag.

Årsagen bag dominansen af ​​Ag i broen skyldes sandsynligvis "den højere mobilitet af Ag-ioner sammenlignet med Cu-ioner, " siger forskerne i deres papir offentliggjort i ACS anvendte materialer og grænseflader .

De konkluderer, at "det ville være bedre at bruge metaller med lav mobilitet" til at designe atomafbrydere med højere stabilitet.

Der mangler stadig at blive udforsket i udviklingen af ​​atomomskifterteknologier, og teamet fortsætter med at undersøge, hvilken kombination af elementer der ville være den mest effektive til at forbedre ydeevnen.