Nanostøbning kunne fremskynde opdagelsen af ​​nye topologiske materialer

Nanostøbning af topologiske nanotråde kunne fremskynde opdagelsen af ​​nye materialer til applikationer som kvantecomputere, mikroelektronik og renenergikatalysatorer, ifølge en artikel, der er medforfattet af Judy Cha, professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved Cornell.

Topologiske materialer er værdsat for deres unikke evne til at besidde forskellige egenskaber ved deres overflader og kanter, og disse overfladeegenskaber kan forbedres ved at konstruere materialerne på nanoskala. Udfordringen for videnskabsmænd er, at traditionelle metoder til fremstilling af nanotråde er langsomme og ikke tilbyder et højt niveau af præcision.

"Teoretikere har forudsagt, at omkring en fjerdedel af alle kendte uorganiske krystaller kan være topologiske," sagde Cha. "Vi taler om titusindvis af forbindelser, så den konventionelle metode til fremstilling af disse krystaller er bare uforenelig med hensyn til at screene dem for at lede efter testtopologiske materialer til specifikke applikationer."

Men nanostøbning, hvor et bulk polykrystallinsk råmateriale presses ind i en nanostruktureret form ved en forhøjet temperatur for at danne nanotråde, kunne give en løsning. Skrivning i APL-materialer , Cha og postdoc Mehrdad Kiani forklarer, at nanostøbning giver flere fordele i forhold til eksisterende syntesemetoder for materialer i nanoskala.

"I modsætning til traditionelle top-down og bottom-up fremstillingsmetoder kræver nanostøbning minimal optimering af eksperimentelle parametre og kan arbejde på en bred vifte af topologiske forbindelser, hvilket muliggør fremstilling af topologiske nanotråde med høj kapacitet. De fremstillede nanotråde er enkeltkrystallinske og defektfrie og kan have høje billedformater større end 1.000," skriver Cha og Kiani.

Nanomolding var tidligere blevet brugt til metalliske materialesystemer, men Cha og hendes forskergruppe er en af ​​de første til at udvide anvendelsen til topologiske materialer. Og selvom nanostøbning i princippet leverer alle de egenskaber, der ønskes i en topologisk nanotråd, er præcis, hvordan og hvorfor metoden er så succesfuld, stadig ikke fuldt ud forstået – et videnshul, som Cha-gruppen arbejder på at udfylde.

Aktuelle forskningsprojekter i Cha-gruppen omfatter måling af de elektriske egenskaber af nanostøbte topologiske nanotråde for at benchmarke mod nanotråde produceret med andre teknikker og undersøgelse af atomær diffusion og mekaniske bevægelser af atomer under støbeprocessen. Cha byder også velkommen til samarbejdspartnere, der er interesserede i nanowire-versioner af forbindelser, som de forsker i.

Forskningen blev også omtalt i AIP Scilight . + Udforsk yderligere

Nanofabrikation ved hjælp af termomekanisk nanostøbning