Forskere bruger nanoteknologi til at forbedre nøjagtigheden af ​​måleudstyr

Forskere fra National Research University Higher School of Economics og samarbejdspartnere har syntetiseret flerlags nanotråde for at studere deres magnetoresistensegenskaber. Forbedring af denne effekt vil give forskere mulighed for at øge nøjagtigheden af ​​indikatorer for forskellige måleinstrumenter såsom kompas og strålingsmonitorer. Resultaterne af undersøgelsen er blevet offentliggjort i et papir med titlen "Structure of Cu/Ni Nanowires Obtained by Matrix Synthesis."

En af de unikke egenskaber ved kunstige nanostrukturer er den store magnetoresistenseffekt i tynde lag af metal. Denne effekt udnyttes i forskellige elektroniske enheder.

Forskerne syntetiserede flerlags kobber og nikkel nanotråde for at studere deres egenskaber, som afhænger af lagenes sammensætning og geometri. "Vi forventer, at overgangen til flerlagede nanotråde vil øge denne magnetresistenseffekt betydeligt. I dag, vi vælger metoden til nanotrådsyntese for at få denne effekt, " sagde medforfatter Ilia Doludenko fra Moscow Institute of Electronics and Mathematics (MIEM HSE).

For at bestemme sammenhængen mellem synteseparametrene og krystalstrukturen, de lærde syntetiserede nanotråde i forskellige længder. Nanotrådens længde blev bestemt af antallet af deponeringscyklusser; et nikkellag og et kobberlag blev afsat i hver cyklus. Størrelsen af ​​nanotrådene blev bestemt ved hjælp af et scanningselektronmikroskop (SEM). Antallet af lagpar i nanotrådene viste sig at være 10, 20, eller 50, i henhold til antallet af elektroaflejringscyklusser.

Når nanotrådens længde blev sammenlignet med antallet af lag, det viste sig, at forholdet mellem nanotrådens længde og antallet af lag var ikke -lineært. De gennemsnitlige længder af nanotrådene består af 10, 20 og 50 par lag var, henholdsvis, 1,54 μm, 2,6 μm, og 4,75 μm. De syntetiserede nanotråde havde alle en kornstruktur med krystallitter af forskellige størrelser, fra 5-20 nm til 100 nm. Stor, lyse refleksioner skyldtes hovedsageligt metaller (Ni og Cu), mens diffuse ringe og små refleksioner generelt er relateret til tilstedeværelsen af ​​kobberoxider.

En elementær analyse bekræftede tilstedeværelsen af ​​skiftende Ni- og Cu-lag i alle nanotrådene i undersøgelsen. Imidlertid, det indbyrdes arrangement af lag kan variere. Ni- og Cu-lag i den samme nanotråd kan være orienteret vinkelret på sin akse eller være i en bestemt vinkel. De enkelte enheder af den samme nanotråd kan have forskellige tykkelser. Tykkelsen af ​​individuelle enheder i nanotråde er i området 50-400 nm.

Ifølge undersøgelsens forfattere, denne heterogenitet afhænger af parametrene for poren og falder tættere på poremunden. Dette fører til en stigning i strømmen, forbedring af aflejringshastigheden, og, som resultat, en stigning i den aflejrede lagtykkelse. En anden mulig årsag er forskellen i diffusionsmobiliteten af ​​ioner af forskellige metaller. Dette forklarer det ikke-lineære forhold mellem nanotrådslængden og de ovenfor nævnte nummerlag. Undersøgelsen af ​​sammensætningen af ​​bestemte enheder viste, at kobberenheder hovedsageligt består af kobber, mens nikkel er næsten helt fraværende. Nikkel enheder, på den anden side, altid indeholde en vis mængde kobber. Dette beløb kan nogle gange være så højt som 20 %.

Relevansen af ​​disse resultater relaterer sig til den potentielle skabelse af mere nøjagtige og billigere bevægelsesdetektorer, hastighed, position, aktuelle og andre parametre. Sådanne instrumenter kunne bruges i bilindustrien, eller at producere eller forbedre medicinsk udstyr og strålingsmonitorer og elektroniske kompasser.