Автор: AZoNano Фев 11 2020 19459 [199199][1945[1945] [1945

Электронная одежда и носимые технологии могут стать шагом вперед. Однако, чтобы достичь этого, важно, чтобы проводка была гибкой, прочной и эффективной.

Физики из Мичиганского технологического университета исследовали нанотрубки нитрида бора (BNNT), которые охватывают атомные цепи теллура, похожие на соломинку, которыми можно управлять под давлением и светом. Они сотрудничали с учеными из Университета Пердью, Вашингтонского университета и Университета Техаса в Далласе. Результаты исследования были недавно опубликованы в Nature Electronics .

С ростом спроса на устройства меньшего размера и более быстрые, инженеры и исследователи выбирают материалы со свойствами, которые могут хорошо работать, когда текущие материалы теряют свои характеристики или не могут сжиматься адекватно.

Ученые начали настраивать атомные структуры наноматериалов для электронной ткани, носимых технологий или очень тонких устройств, которые могут быть прикреплены к поверхности столов, чашек, скафандров и других материалов.

Материалы, исследованные исследователями, должны изгибаться при движении человека. Однако они не должны ломаться или становиться лапшой; кроме того, они должны выдерживать различные температуры и при этом иметь достаточно места для запуска функций программного обеспечения, ожидаемых пользователями от своих телефонов и настольных компьютеров. С предварительной или текущей технологией это не может быть достигнуто.

Нанотрубки нитрида бора

Исследуя наночастицы и нанотрубки, Йок Кхин Яп обнаружил причуды и потенциалы их квантово-механического поведения. Он впервые применил электроизоляционные нанотрубки для электроники, нанеся наночастицы железа и золота на поверхность нанотрубок нитрида бора (BNNTs).

Квантовое туннелирование материала было улучшено структурами металл-нанотрубка, которые вели себя как атомные ступеньки, которые могли помочь электронике выйти за пределы кремниевых транзисторов, которые питают большинство существующих устройств.

В недавнем прошлом команда Япа также разработала атомно-тонкие кластеры золота на BNNT. Как следует из «трубки» их наноструктуры, БННТ полые в середине. Они очень хорошие изоляторы и такие же гибкие и прочные, как олимпийские гимнастки.

Из-за этих особенностей они считались хорошим кандидатом для соединения с теллуром – другим материалом, обладающим огромным электрическим потенциалом. Атомные цепочки теллура превращаются в маленький провод с большой токонесущей способностью, натягивая их в цепочки толщиной в атом, которые представляют собой очень тонкие нанопроволоки, и продевая их через полый центр БННЦ

.

Без этой изолирующей оболочки мы не смогли бы изолировать сигналы от цепочек атомов. Теперь у нас есть возможность пересмотреть их квантовое поведение. Это первый случай, когда кто-либо создал так называемую инкапсулированную цепочку атомов, где вы можете измерить их. Наша следующая задача – сделать нанотрубки из нитрида бора еще меньше .

Йок Кхин Яп, физик, Мичиганский технологический университет

Атомные цепи теллура

Голая нанопроволока похожа на свободную пушку. Очень сложно контролировать его электрическое поведение – или даже просто понять его – когда он находится в неконтролируемом контакте с летучими электронами.

Теллур представляет собой металлоид, аналогичный сере и селену, и ожидается, что его нанопроволоки будут проявлять различные электронные и физические свойства по сравнению с объемным теллуром. Ученым просто потребовался способ отделить его, который теперь может быть предоставлен БННТ.

Этот материал из теллура действительно уникален. Он строит функциональный транзистор с потенциалом быть самым маленьким в мире. Атомы кремния выглядят прямыми, но эти атомы теллура похожи на змею. Это очень оригинальный вид структуры .

Пейде Е., ведущий научный сотрудник Университета Пердью

Вы объяснили, что исследователи были очарованы, обнаружив, что атомы в этих одномерных цепях шевелятся. Они наблюдали это с помощью просвечивающей электронной микроскопии в Техасском университете в Далласе.

Используя нанопроволоки теллур-BNNT, были созданы полевые транзисторы шириной всего 2 нм, в то время как кремниевые транзисторы, существующие на рынке, имеют ширину 10–20 нм. Пропускная способность новых нанопроволок достигла 1,5 × 108 А см ^-2 что также превосходит емкость большинства полупроводниковых нанопроволок.

После инкапсуляции исследователи оценили количество цепочек атомов теллура, содержащихся в нанотрубке, и проанализировали одиночные и тройные пучки, распределенные по шестиугольной схеме. Кроме того, заполненные теллуром нанопроволоки быстро реагируют на давление и свет, что является еще одной потенциальной особенностью будущей электроники.

Исследователи также инкапсулировали нанопроволоки теллура в углеродные нанотрубки, хотя измерить их свойства невозможно из-за полупроводниковой или проводящей природы углерода.

Хотя команде удалось захватить теллуриевые нанопроволоки внутри БННТ, большая часть этой загадки до сих пор остается без ответа. Крайне важно охарактеризовать природу этих атомных цепей, прежде чем их полный потенциал для электронной одежды и носимых технологий может быть достигнут.

Источник: https://www.mtu.edu/