Stort skridt mod små ledninger

Forskere fra Fudan University i Shanghai, Japans National Institute for Materials Science og QUT's Center for Materials Science har offentliggjort undersøgelsen, "Stabile enkeltatomare sølvtråde samles til et nanoarray, der kan forbindes med kredsløb, " i journalen Naturkommunikation .

I de sidste to årtier, forskere, der ønsker at udvikle nanoenheder, har sjældent haft succes med at skabe lange atomtråde, der samles i et sammenhængende orienteret array, ud over, sådanne ledninger har været ustabile i noget uden for et vakuum.

I dette projekt, som QUTs professor Dmitri Golberg forklarer, forskerne fandt ud af, at de havde overraskende succes, da de ikke forsøgte at skabe en ledning, atom for atom, i et vakuum.

Forskerne sætter nanopartikler af sølv på ydersiden af ​​små nanorods, der har kanaler indeni.

"Når vi gør dette i et vakuum, eller i en inert atmosfære, som folk plejer, intet sker, " sagde professor Golberg.

"Men vi gjorde det i luften. Atomerne fra sølvpartikler diffunderede meget hurtigt, og de diffunderede inde i kanalerne."

Det forventede resultat, Professor Golberg sagde:på et eksperiment som dette ville være, at sølvet ville reagere med ilten i luften og danne sølvoxid.

"I stedet, atomerne går ind i kanalerne for at rumme sig selv og lave disse små strenge.

"Det var ikke med vilje, det var ikke planlagt at lave ledninger, " han sagde.

Professor Golberg sagde, at processen var som vanddråber, der går gennem en si, og resultatet var, at ledninger, så tynd som kun et atom, dannet inde i kanalerne i en selvorganiseringsproces, med op til 200 strenge i hver kanal.

Forskerne fastgjorde derefter nanotrådene til elektroder og førte en strøm gennem ledningen, forventer, at den opfører sig som et metal i den strøm, skulle stige, efterhånden som spændingen blev øget.

"Men ved en eller anden temperatur, materialet blev en isolator. Dette er ikke almindeligt for sølv og kaldes metalisolatorovergang, " sagde professor Golberg.

"Dette er en ganske interessant overgang inden for fysik.

"Og dette er en vigtig pointe, fordi det betyder, at sølvtråden kunne bruges som en termokontakt. Afhængig af temperaturen, du ændrer materialets egenskaber ved at ændre temperaturen."

I arbejdet med at bygge nanoenheder, tråden anses for at være ret lang - selvom for at sætte det i perspektiv er tråden så lang som omkring en halvtredsindstyvendedel af bredden af ​​et menneskehår.

"Den er stadig ret lille, men for mig er den ret lang. I elektronmikroskopet, det er meget stort."

Professor Golberg er materialeforsker og fysiker med mere end 30 års praktisk erfaring i at arbejde med nanomaterialer.

Hans primære forskningsområde er at finde de bedste materialer i hver kategori af de grønne energiteknologier - termoledende, termoelektriske, strukturel, batteri- og solenergimaterialer - under dyb analyse af alle mulige kandidater, der er sat ind i virkelige barske miljøer, fra vakuumforhold svarende til rummet og fra meget høje temperaturer på 2000 Celcius ned til -195 Celcius, modelleret inde i elektronmikroskopet.

"Med et elektronmikroskop kan man tydeligt se ting ske med individuelle atomer, som er den unikke mulighed, der stadig fascinerer og ophidser mig, " sagde professor Golberg.

"For eksempel, når man ser på materialer til fremtidens ultraeffektive elektroder, Jeg kan se, og endda videooptagelse, hvordan ioner indsætter sig selv i materialer."