Forskere tråder rækker af metalatomer ind i nanofiberbundter

04. marts 2023 (Nanowerk nyheder) Forskere fra Tokyo Metropolitan University har med succes trådt atomer af indiummetal ind mellem individuelle fibre i bundter af overgangsmetal chalcogenid nanofibre. Ved at trække bundterne i indiumgas var rækker af atomer i stand til at finde vej ind mellem fibrene for at skabe en unik nanostruktur via interkalation. Gennem simuleringer og resistivitetsmålinger blev individuelle bundter vist at have metalliske egenskaber, hvilket banede vejen for anvendelse som fleksible nanotråde i nanokredsløb. Arbejdet er blevet rapporteret i (ACS Nano, “Vapor-Phase Indium Intercalation in van der Waals Nanofibers of Atomically Thin W6Te6 Wires”). Figur 1. (a) 3D TMC krystallinsk struktur bestående af TMC nanofibre omgivet af enkeltatomrækker af et interkalerende element. (b) Ende på og sidebillede af en enkelt TMC nanofiber. Chalcogener er gyldne, overgangsmetaller er grønne, og det interkalerende element er mørklilla. (Billede: Tokyo Metropolitan University) Atomledninger af overgangsmetalchalcogenider (TMC'er) er nanostrukturer bestående af et overgangsmetal og et gruppe 16-element som svovl, selen og tellur. De er i stand til at samle sig selv i en bred vifte af strukturer med forskellig dimensionalitet, hvilket sætter dem i hjertet af en revolution inden for nanomaterialer, der har været i fokus for intens forskning i de senere år. Især en klasse af 3D TMC-strukturer har fået særlig interesse, bestående af bundter af TMC-nanofibre holdt sammen af ​​metalliske atomer mellem fibrene, der alle danner et velordnet gitter i dets tværsnit (se figur 1). Afhængigt af valget af metal kan strukturen endda laves til at blive en superleder. Ved at gøre bundterne tynde kunne de desuden laves til fleksible strukturer, der leder elektricitet: Dette gør TMC nanostrukturer til en førsteklasses kandidat til brug som ledninger i nanokredsløb. Det har dog været vanskeligt at lave disse strukturer til de lange tynde fibre, der skal til for at studere dem i dybden, samt for nanoteknologi applikationer. Et hold ledet af adjunkt Yusuke Nakanishi og lektor Yasumitsu Miyata har studeret synteseteknikker for TMC nanostrukturer. I nyere arbejde viste de, at de kunne producere lange, tynde bundter af TMC'er (uden metal) over hidtil uset store længdeskalaer. Nu har de brugt en dampfasereaktion til at tråde atomisk tynde rækker af indium ind i tynde bundter af wolframtellurid. Ved at udsætte deres lange nanofiberbundter for indiumdamp under vakuum ved 500 grader Celsius kom indiummetalatomerne ind i rummet mellem de individuelle nanofibre, der udgør bundterne, og dannede en interkalerende (eller brodannende) række af indium, der binder fibrene sammen. (a) Skematisk atomstruktur af både wolframtellurid nanofiberbundter og den endelige interkalerede struktur sammen med scanningstransmissionselektronmikroskopibilleder. (b) Syntetiserede 3D TMC nanofibre på et siliciumsubstrat. (Billede: Tokyo Metropolitan University) Efter at have produceret store mængder af disse TMC-bundter med gevind, fortsatte de med at studere egenskaberne af deres nye nanotråde. Ved at se på resistiviteten som en funktion af temperaturen, viste de endegyldigt, at individuelle bundter opfører sig som et metal og dermed leder elektricitet. Dette stemte overens med computersimuleringer og viste også, hvor velordnede strukturerne var. Interessant nok fandt de ud af, at denne struktur var lidt anderledes end bulkpartier af bundtede nanofibre, idet de interkalerede rækker fik hver nanofiber til at rotere lidt om sin akse. Holdets teknik er ikke kun begrænset til indium og wolfram tellurid, og heller ikke til denne særlige struktur. De håber, at deres arbejde kan inspirere til et nyt kapitel til udvikling af nanomaterialer og studiet af deres unikke egenskaber.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62498.php