Автор AZoNano 24 декабря 2020 г.

Исследователи из Токийского столичного университета открыли способ создания самособирающихся нанопроволок из халькогенидов переходных металлов в масштабе с использованием химического осаждения из газовой фазы.

Изменяя подложку, на которой формируются провода, они могут настраивать расположение этих проводов, от выровненных конфигураций атомарно тонких листов до случайных сетей пучков. Это открывает путь к промышленному развертыванию промышленной электроники следующего поколения, включая сбор энергии и прозрачные, эффективные и даже гибкие устройства.

Электроника делает все меньше. Например, меньшие возможности микросхемы означают большую вычислительную мощность при том же объеме пространства и лучшую эффективность, что необходимо для удовлетворения растущих требований современной ИТ-инфраструктуры, основанной на машинном обучении и искусственном интеллекте. По мере того, как устройства становятся меньше, те же требования предъявляются к сложной проводке, связывающей все вместе. Конечная цель – проволока толщиной всего в один-два атома. Такие нанопроволоки начнут использовать совершенно другую физику, поскольку электроны, проходящие через них, будут вести себя все больше и больше, как если бы они жили в одномерном мире, а не в трехмерном.

Фактически, у ученых уже есть такие материалы, как углеродные нанотрубки и халькогениды переходных металлов (ТМС), смеси переходных металлов и элементов 16-й группы, которые могут самоорганизовываться в нанопроволоки атомного масштаба. Проблема в том, чтобы сделать их достаточно длинными и масштабными. Способ массового производства нанопроводов изменит правила игры.

Теперь команда во главе с доктором Хонг Эн Лим и доцентом Ясумицу Мията из Токийского столичного университета придумала способ изготовления длинных проводов теллуридных нанопроволок переходных металлов в беспрецедентно больших масштабах. Используя процесс, называемый химическим осаждением из паровой фазы (CVD), они обнаружили, что они могут собирать нанопроволоки TMC в различных конфигурациях в зависимости от поверхности или подложки которую они используют в качестве шаблона. Примеры показаны на рисунке 2; на (а) нанопроволоки, выращенные на подложке кремний / диоксид кремния, образуют случайную сеть пучков; на (b) провода собираются в заданном направлении на сапфировой подложке, следуя структуре нижележащего сапфирового кристалла. Просто изменив место выращивания, команда теперь имеет доступ к пластинам сантиметрового размера, покрытым желаемой компоновкой, включая монослои, бислои и сети пучков, все с различными приложениями. Они также обнаружили, что структура самих проводов была очень кристаллической и упорядоченной, и что их свойства, включая превосходную проводимость и одномерное поведение, соответствовали теоретическим предсказаниям.

Наличие большого количества длинных высококристаллических нанопроволок, несомненно, поможет физикам более глубоко охарактеризовать и изучить эти экзотические структуры. Важно отметить, что это захватывающий шаг к тому, чтобы увидеть реальные применения атомарно тонких проводов в прозрачной и гибкой электронике, сверхэффективных устройствах и приложениях для сбора энергии.

Ссылка:

1. Lim, H.E .; Nakanishi, Y .; Liu, Z .; Pu, J .; Маруяма, М .; Endo, T .; Ando, ​​C .; Shimizu, H .; Янаги, К .; Окада, S .; Takenobu, T .; Мията, Ю. Рост одномерных теллуридных нанопроволок из переходных металлов в пластинчатом масштабе. Nano Lett. [Online early access]. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03456. Опубликовано в Интернете: 13 декабря 2020 г. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c03456 (по состоянию на 13 декабря 2020 г.)

Эта работа была поддержана грантами JST CREST (JPMJCR16F3, JPMJCR17I5), Японским обществом содействия науке (JSPS) Гранты KAKENHI для научных исследований (B) (JP18H01832, JP19H02543, JP20H02572, JP20H02573), Young Ученые (JP19K15383, JP19K15393), Научные исследования в инновационных областях (JP20H05189, JP26102012), Особо продвигаемые исследования (JP25000003), Проблемные исследования (исследовательские) (19K22127) и Научные исследования (A) (JP17H01069), а также гранты от Murata Science Foundation (2019, H31-068) и Japan Keirin Autorace Foundation (2020M-121). Эта работа была частично проведена на предприятии AIST Nano-Processing Facility при поддержке «Программы нанотехнологической платформы» Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий (MEXT) Японии. Номер гранта JPMXP09F19008709 и 20009034.

Источник: https://www.tmu.ac.jp/english/