Wetenschappers rijgen rijen metaalatomen tot nanovezelbundels

04 maart 2023 (Nanowerk Nieuws) Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben met succes atomen van indiummetaal tussen individuele vezels in bundels overgangsmetaal chalcogenide nanovezels geregen. Door de bundels in indiumgas te laten weken, konden rijen atomen zich een weg banen tussen de vezels om via intercalatie een unieke nanostructuur te creëren. Door middel van simulaties en weerstandsmetingen werd aangetoond dat individuele bundels metaalachtige eigenschappen hebben, wat de weg vrijmaakte voor toepassing als flexibele nanodraden in nanocircuits. Het werk is gerapporteerd in (ACS Nano, "Dampfase-indiumintercalatie in van der Waals-nanovezels van atomair dunne W6Te6-draden"). Figuur 1. (a) 3D TMC-kristallijne structuur bestaande uit TMC-nanovezels omgeven door rijen van één atoom van een intercalerend element. (b) Einde aan en zijaanzicht van een enkele TMC-nanovezel. Chalcogenen zijn goudkleurig, overgangsmetalen zijn groen en het intercalerende element is donkerpaars. (Afbeelding: Tokyo Metropolitan University) Atomaire draden van overgangsmetaalchalcogeniden (TMC's) zijn nanostructuren die bestaan ​​uit een overgangsmetaal en een element uit groep 16 zoals zwavel, selenium en tellurium. Ze zijn in staat zichzelf te assembleren tot een breed scala aan structuren met verschillende dimensionaliteit, waardoor ze de kern vormen van een revolutie in nanomaterialen waar de afgelopen jaren intensief onderzoek naar is gedaan. Met name een klasse van 3D TMC-structuren heeft bijzondere belangstelling gewekt, bestaande uit bundels TMC-nanovezels die bij elkaar worden gehouden door metaalatomen tussen de vezels, die allemaal een goed geordend rooster vormen in de dwarsdoorsnede (zie figuur 1). Afhankelijk van de keuze van het metaal zou de structuur zelfs supergeleider kunnen worden. Door de bundels dun te maken, kunnen ze bovendien worden gemaakt in flexibele structuren die elektriciteit geleiden: dit maakt TMC-nanostructuren een uitstekende kandidaat voor gebruik als bedrading in nanocircuits. Het is echter moeilijk geweest om van deze structuren de lange, dunne vezels te maken die nodig zijn om ze diepgaand te bestuderen, evenals voor nanotechnologie toepassingen. Een team onder leiding van assistent-professor Yusuke Nakanishi en universitair hoofddocent Yasumitsu Miyata heeft synthesetechnieken voor TMC-nanostructuren bestudeerd. In recent werk toonden ze aan dat ze lange, dunne bundels TMC's (zonder metaal) konden produceren over ongekend grote lengteschalen. Nu hebben ze een dampfasereactie gebruikt om atomair dunne rijen indium in dunne bundels wolfraamtelluride te rijgen. Door hun lange nanovezelbundels bloot te stellen aan indiumdamp onder vacuüm bij 500 graden Celsius, baanden de indiummetaalatomen hun weg naar de ruimte tussen de individuele nanovezels waaruit de bundels bestaan, en vormden een intercalerende (of overbruggende) rij indium die de vezels bindt samen. ( a ) Schema van de atomaire structuur van beide wolfraamtelluride nanovezelbundels en de uiteindelijke geïntercaleerde structuur, samen met scanning transmissie-elektronenmicroscopiebeelden. ( b ) Gesynthetiseerde 3D TMC-nanovezels op een siliciumsubstraat. (Afbeelding: Tokyo Metropolitan University) Nadat ze met succes grote hoeveelheden van deze TMC-bundels met schroefdraad hadden geproduceerd, gingen ze verder met het bestuderen van de eigenschappen van hun nieuwe nanodraden. Door te kijken naar de soortelijke weerstand als functie van de temperatuur, toonden ze onomstotelijk aan dat individuele bundels zich gedragen als een metaal en dus elektriciteit geleiden. Dit kwam overeen met computersimulaties en toonde ook aan hoe goed geordend de structuren waren. Interessant genoeg ontdekten ze dat deze structuur enigszins verschilde van bulkbatches van gebundelde nanovezels, in die zin dat de tussengevoegde rijen ervoor zorgden dat elke nanovezel enigszins rond zijn as roteerde. De techniek van het team is niet alleen beperkt tot indium- en wolfraamtelluride, noch tot deze specifieke structuur. Ze hopen dat hun werk een nieuw hoofdstuk kan inspireren voor de ontwikkeling van nanomaterialen en de studie van hun unieke eigenschappen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62498.php