Scară atomică nanofire pentru electronice de generația următoare

Figura 1. (a) Ilustrația unui nanocablu TMC (b) depunerea chimică a vaporilor. Componentele se evaporă într-o atmosferă de hidrogen / azot și li se permite să se depună și să se monteze pe un substrat. Retipărit cu permisiunea Ref. 1. Credit: Copyright 2020 American Chemical Society (ACS)

Sinteza la scară a nanofirelor genei kalkogen din metalul de tranziție pentru electronica de generația următoare.

Cercetătorii de la Tokyo Metropolitan University au descoperit o modalitate de a realiza nanovile auto-asamblate din calcogenide ale metalelor de tranziție în scări folosind depunerea chimică a vaporilor. Prin schimbarea substratului în care se formează firele, acestea pot regla modul în care sunt aranjate aceste fire, de la configurațiile liniare ale foilor subțiri atomic la rețelele de pachete aleatorii.

Acest lucru deschide calea pentru plasarea industrială în electronica industrială de nouă generație, inclusiv recoltarea energiei și echipamente transparente, eficiente și chiar flexibile.

Electronica înseamnă reducerea lucrurilor. Funcțiile mai mici pe un cip, de exemplu, înseamnă mai multă putere de calcul în aceeași cantitate de spațiu și o eficiență mai bună, esențiale pentru a satisface cerințele din ce în ce mai grele ale unei infrastructuri IT moderne care permit învățarea automată. și inteligență artificială. Și pe măsură ce dispozitivele devin mai mici, aceleași cerințe sunt făcute de instalațiile complexe care leagă totul.

Scopul final ar fi un fir care este doar unul atom sau două în grosime. Astfel de nano-fire vor începe să utilizeze fizică complet diferită, pe măsură ce electronii care călătoresc prin ele se comportă din ce în ce mai mult ca și cum ar fi trăit într-o lume unidimensională, nu în 3D.

Diferite aranjamente de substrat din nanofire diferite

Figura 2. (a) Microscopie electronică de scanare a nanofirelor crescute pe o masă de siliciu / silice. (b) Imagine de microscopie cu forță atomică a nanovarurilor cultivate pe un substrat de cristal de safir. (c) Scanarea imaginii de microscopie electronică de transmisie a firelor căptușite. (d) Scanarea imaginii de microscopie electronică de transmisie a unui singur nanocablu TMC, privită din partea de jos, cu o ilustrare a structurii. Retipărit cu permisiunea Ref. 1. Credit: American Chemical Society (ACS)

De fapt, oamenii de știință au deja materiale precum nanotuburile de carbon și calcogenidele metalelor de tranziție (TMC), amestecurile de metale de tranziție și grupează 16 elemente care pot fi auto-asamblate în nanofire la scară atomică. Problema este de a le face destul de înalte și de scară. O modalitate de a produce nano-fire în masă ar fi un schimbător de jocuri.

Acum, o echipă condusă de Dr. Hong En Lim și profesor asociat Yasumitsu Miyata de la Tokyo Metropolitan University au venit cu o modalitate de a realiza fire lungi de nanofire metalice de telurură în tranziție la scară fără precedent. Folosind un proces numit depunere chimică prin vapori (CVD), au descoperit că pot colecta nanofile TMC în diferite configurații în funcție de suprafață sau substrat pe care le folosesc ca model. Exemple sunt prezentate în Figura 2; în (a), nano-fire cultivate pe un substrat de siliciu / silice formează o rețea aleatorie de fascicule; în (b), firele sunt asamblate într-o anumită direcție pe un substrat de safir, urmând structura cristalului de safir. Prin simpla schimbare a locului în care cresc, echipa are acum acces la placheta de dimensiuni centimetrice acoperită în aranjamentul dorit, inclusiv monostraturi, două straturi și plase de pachete, toate cu aplicații diferite. De asemenea, au descoperit că structura firelor în sine era foarte cristalină și reglată și că proprietățile lor, inclusiv conductivitatea excelentă și comportamentul asemănător cu 1D, se potriveau cu cele găsite în predicțiile teoretice.

Diferite forme de nanofire

Figura 3. (stânga) (a) Ilustrația diferitelor forme de TMC colectate în substraturi. Imagini cu microscopie electronică de scanare a transmisiei în secțiune transversală a (b) unui strat de nanofire, (c) un strat cu două straturi de nanofire și (d) imagine microscopică electronică a transmisiei fasciculului 3D. Retipărit cu permisiunea Ref. 1. Credit: American Chemical Society (ACS)

Având cantități mari de nanofire lungi, foarte cristaline, va ajuta cu siguranță fizicienii să caracterizeze și să studieze aceste structuri exotice în profunzime. Important, este un pas interesant către vizualizarea aplicațiilor în lumea reală a firelor subțiri atomic, a electronicii transparente și flexibile, a dispozitivelor ultra-eficiente și a aplicațiilor de recoltare a energiei.

Referință: „Creșterea ratei de napolitane a nanofirelor unidimensionale-telurură metalică în încrucișare” de Hong En Lim, Yusuke Nakanishi, Zheng Liu, Jiang Pu, Mina Maruyama, Takahiko Endo, Chisato Ando, ​​Hiroshi Shimizu, Kazuhiro Yanagi, Susumu Okada, Taishi Takenobu și Yasumitsu Miyata, 13 decembrie 2020, Scrisoarea Nano.
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03456

Această lucrare a fost susținută de JST CREST Grants (JPMJCR16F3, JPMJCR17I5), Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) KAKENHI Grants-in-Aid for Research Research (B) (JP18H01832, JP19H02543, JP20H02572, JP20H02573), JP (15) , JP19K15393), Cercetare științifică în zone inovatoare (JP20H05189, JP26102012), Cercetare specială promovată (JP25000003), Cercetare provocatoare (exploratorie) (19K22127) și Cercetare științifică (A) (JP17H01069), Știință (fundație) , H31-068) și Fundația Japoneză Keirin Autorace (2020M-121). Această activitate a fost realizată parțial la instalația de prelucrare a nanelor AIST, sprijinită de „Programul platformei de nanotehnologie” al Ministerului Educației, Culturii, Sportului, Științei și Tehnologiei (MEXT), Japonia. Numărul grantului JPMXP09F19008709 și 20009034.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Modelul demonstrează similitudini în modul în care studiază oamenii și insectele

Modelul de calcul demonstrează similaritatea în cunoașterea împrejurimilor oamenilor și insectelor. Potrivit unui nou studiu de la Universitatea din Sussex, care arată cum oamenii pot...

Cum am creat „furtuna perfectă” pentru evoluția și transmiterea bolilor infecțioase, cum ar fi COVID-19

Potrivit unui cercetător de la Universitatea din Anglia de Est, în majoritatea modurilor noastre, „furtuna perfectă” a fost creată pentru evoluția și transmiterea bolilor...

„Adezivul molecular” crește eficiența și face ca celulele solare perovskite să devină mult mai fiabile în timp

Cercetătorii au folosit „adeziv molecular” auto-asamblat monostrat pentru a consolida interfețele din celulele solare perovskite pentru a le face mai eficiente, stabile și fiabile....

Pastele plate sunt atât de avansate încât se formează în morfuri atunci când sunt fierte

Laboratorul CMU gestionează producția de paste, care își schimbă forma pe măsură ce gătește. Credit: Universitatea Carnegie Mellon Pastele plate ambalate creează ambalare, transport...

Oamenii de știință ai undelor gravitaționale Excelentă nouă metodă de rafinare a constantei Hubble – expansiunea și vârsta universului

O ilustrare a artistului unei perechi unificate de stele neutronice. Credit: Carl Knox, Universitatea OzGrav-Swinburne O echipă de oameni de știință internaționali, condusă de...

Newsletter

Subscribe to stay updated.