Forskere trer rader med metallatomer inn i nanofiberbunter

04. mars 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskere fra Tokyo Metropolitan University har med suksess tredd atomer av indiummetall mellom individuelle fibre i bunter av overgangsmetallkalkogenid nanofibre. Ved å steile buntene i indiumgass kunne rader med atomer komme seg inn mellom fibrene for å skape en unik nanostruktur via interkalering. Gjennom simuleringer og resistivitetsmålinger ble individuelle bunter vist å ha metalliske egenskaper, og banet vei for bruk som fleksible nanotråder i nanokretsløp. Arbeidet er rapportert i (ACS Nano, "Dampfase indium interkalering i van der Waals nanofibre av atomtynne W6Te6-ledninger"). Figur 1. (a) 3D TMC krystallinsk struktur bestående av TMC nanofibre omgitt av enkeltatomrekker av et interkalerende element. (b) Ende på og sidevisning av en enkelt TMC nanofiber. Kalkogener er gylne, overgangsmetaller er grønne, og det interkalerende elementet er mørk lilla. (Bilde: Tokyo Metropolitan University) Atomledninger av overgangsmetallkalkogenider (TMC) er nanostrukturer som består av et overgangsmetall og et gruppe 16-element som svovel, selen og tellur. De er i stand til å selvmontere til et bredt spekter av strukturer med forskjellig dimensjonalitet, og setter dem i hjertet av en revolusjon innen nanomaterialer som har vært i fokus for intens forskning de siste årene. Spesielt har en klasse med 3D TMC-strukturer fått spesiell interesse, bestående av bunter av TMC-nanofibre holdt sammen av metalliske atomer mellom fibrene, som alle danner et velordnet gitter i tverrsnittet (se figur 1). Avhengig av valget av metall kan strukturen til og med lages til å bli en superleder. Videre, ved å gjøre buntene tynne, kan de gjøres til fleksible strukturer som leder elektrisitet: Dette gjør TMC nanostrukturer til en førsteklasses kandidat for bruk som kabling i nanokretsløp. Imidlertid har det vært vanskelig å gjøre disse strukturene til de lange, tynne fibrene som kreves for å studere dem i dybden, samt for nanoteknologi applikasjoner. Et team ledet av assisterende professor Yusuke Nakanishi og førsteamanuensis Yasumitsu Miyata har studert synteseteknikker for TMC nanostrukturer. I nyere arbeid viste de at de kunne produsere lange, tynne bunter av TMC-er (uten metall) over enestående store lengdeskalaer. Nå har de brukt en dampfasereaksjon for å tre atomtynne rader av indium inn i tynne bunter av wolframtellurid. Ved å eksponere deres lange nanofiberbunter for indiumdamp under vakuum ved 500 grader Celsius, tok indiummetallatomene vei inn i rommet mellom de individuelle nanofibrene som utgjør buntene, og dannet en interkalerende (eller brodannende) rad av indium som binder fibrene sammen. (a) Skjematisk av atomstrukturen til både wolfram tellurid nanofiberbunter og den endelige interkalerte strukturen, sammen med skanningstransmisjonselektronmikroskopibilder. (b) Syntetiserte 3D TMC nanofibre på et silisiumsubstrat. (Bilde: Tokyo Metropolitan University) Etter å ha produsert store mengder av disse gjengede TMC-buntene, fortsatte de med å studere egenskapene til deres nye nanotråder. Ved å se på resistiviteten som en funksjon av temperaturen, viste de definitivt at individuelle bunter oppfører seg som et metall og dermed leder elektrisitet. Dette stemte overens med datasimuleringer, og demonstrerte også hvor velordnet strukturene var. Interessant nok fant de ut at denne strukturen var litt forskjellig fra bulkpartier med buntede nanofibre, ved at de interkalerte radene fikk hver nanofiber til å rotere litt rundt sin akse. Lagets teknikk er ikke bare begrenset til indium og wolfram tellurid, og heller ikke til denne spesielle strukturen. De håper arbeidet deres kan inspirere til et nytt kapittel for utvikling av nanomaterialer og studiet av deres unike egenskaper.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62498.php