Forskere væver atomisk tynde tråde til bånd

Det er lykkedes forskere fra Tokyo Metropolitan University at bruge nanotråde af et overgangsmetal chalcogenid til at lave atomisk tynde nanobånd. Bunter af nanotråde blev udsat for en gas af chalcogen-atomer og varme, som hjalp med at smelte trådene sammen til smalle strimler. Nanobånd er meget eftertragtede til sofistikerede elektroniske enheder; I betragtning af metodens skalerbarhed håber teamet, at den vil se udbredt brug i industriel produktion af banebrydende materialer.

Efterhånden som kredsløb bliver mindre, hurtigere og mere energieffektive, står forskerne over for den stadig sværere udfordring at kontrollere strukturen på atomniveau af de materialer, der bruges i dem. En lovende forskningsvej er brugen af ​​indviklede tråde af materiale, der kun er få atomer brede; en sådan struktur er sammensat af overgangsmetalchalcogenider, en kombination af overgangsmetaller og chalcogener, atomer, der deler en søjle med oxygen i det periodiske system. Disse atomisk tynde nanotråde har egenskaber, der er unikke for deres endimensionelle struktur og er meget eftertragtede for sofistikerede elektroniske enheder. Men hvad de har i minuthed, mangler de i tunability. Det er her, nanobånd, smalle, atomært tynde plader, kommer ind. Fin kontrol af deres bredde fører for eksempel til kontrolleret variation i deres elektroniske og magnetiske egenskaber.

Der er lagt et stort arbejde i at bygge nanobånd nedefra og op. Problemet er imidlertid, at sådanne metoder ikke er skalerbare. Det er et problem for at producere bulkmængder til kommercielle enheder. Nu har et team ledet af Dr. Hong En Lim og lektor Yasumitsu Miyata fra Tokyo Metropolitan University fundet på en skalerbar måde at samle nanotråde til nanobånd.

Holdet havde allerede banebrydende måder at producere nanotråde i bulkmængder på. Ved hjælp af wolfram tellurid nanotråde skabte de bundter af ledninger afsat på et fladt underlag. Disse blev udsat for dampe af kalkogener som svovl, selen og tellur. Med en kombination af varme og damp blev de oprindeligt separate tråde i bundterne med succes vævet sammen til smalle, atomært tynde nanobånd med en karakteristisk zigzag-struktur. Ved at justere tykkelsen af ​​de originale bundter kunne de endda vælge, om disse bånd var orienteret parallelt med underlaget eller vinkelret på det, takket være en konkurrence mellem, hvor gunstigt det er at have kanter eller flader parallelt med bundfladen. Ved at indstille substratet, som bundterne er placeret på, kunne de desuden kontrollere, om båndene var tilfældigt orienteret eller pegede i en enkelt retning. Det er vigtigt, at metoden er skalerbar og kan anvendes til at tage syntesen fra fremstilling i laboratorieskala af nogle få bånd til bulksynteser over store substratområder.

Holdet var i stand til at bekræfte, at båndene havde eksotiske elektroniske egenskaber, der var unikke for deres endimensionelle natur. Ikke alene er dette et stort spring fremad for materialevidenskab, men et håndgribeligt skridt i retning af masseproducerede nanobånd inden for avanceret elektronik, optoelektronik og katalysatorer. + Udforsk yderligere

Atomisk skala nanotråde kan nu produceres i skala