Cientistas enfiam fileiras de átomos de metal em feixes de nanofibras

04 de março de 2023 (Notícias do Nanowerk) Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio enfiaram com sucesso átomos de índio metálico entre fibras individuais em feixes de nanofibras de calcogeneto de metal de transição. Ao mergulhar os feixes em gás índio, fileiras de átomos foram capazes de abrir caminho entre as fibras para criar uma nanoestrutura única por meio de intercalação. Por meio de simulações e medições de resistividade, feixes individuais demonstraram ter propriedades metálicas, abrindo caminho para aplicação como nanofios flexíveis em nanocircuitos. O trabalho foi relatado em (ACS Nano, “Intercalação de índio em fase de vapor em nanofibras van der Waals de fios W6Te6 atomicamente finos”). Figura 1. (a) Estrutura cristalina 3D TMC consistindo de nanofibras TMC cercadas por fileiras de átomos únicos de um elemento intercalado. (b) Extremidade e visão lateral de uma única nanofibra TMC. Os calcógenos são dourados, os metais de transição são verdes e o elemento intercalante é roxo escuro. (Imagem: Universidade Metropolitana de Tóquio) Fios atômicos de calcogenetos de metais de transição (TMCs) são nanoestruturas que consistem em um metal de transição e um elemento do grupo 16 como enxofre, selênio e telúrio. Eles são capazes de se automontar em uma ampla gama de estruturas com dimensionalidade diferente, colocando-os no centro de uma revolução em nanomateriais que tem sido foco de intensa pesquisa nos últimos anos. Em particular, uma classe de estruturas 3D TMC tem atraído particular interesse, consistindo em feixes de nanofibras TMC mantidas juntas por átomos metálicos entre as fibras, todas formando uma rede bem ordenada em sua seção transversal (ver Figura 1). Dependendo da escolha do metal, a estrutura pode até ser feita para se tornar um supercondutor. Além disso, tornando os feixes finos, eles podem ser transformados em estruturas flexíveis que conduzem eletricidade: isso torna as nanoestruturas TMC um candidato principal para uso como fiação em nanocircuitos. No entanto, tem sido difícil transformar essas estruturas em fibras longas e finas necessárias para estudá-las em profundidade, bem como para nanotecnologia formulários. Uma equipe liderada pelo professor assistente Yusuke Nakanishi e pelo professor associado Yasumitsu Miyata vem estudando técnicas de síntese para nanoestruturas TMC. Em trabalhos recentes, eles mostraram que podiam produzir feixes longos e finos de TMCs (sem metal) em escalas de comprimento sem precedentes. Agora, eles usaram uma reação em fase de vapor para encadear fileiras de índio atomicamente finas em feixes finos de telureto de tungstênio. Ao expor seus longos feixes de nanofibras ao vapor de índio sob vácuo a 500 graus Celsius, os átomos de índio metálico abriram caminho para o espaço entre as nanofibras individuais que compõem os feixes, formando uma linha intercalada (ou ponte) de índio que liga as fibras junto. (a) Esquema da estrutura atômica de ambos os feixes de nanofibras de telureto de tungstênio e a estrutura intercalada final, juntamente com imagens de microscopia eletrônica de transmissão de varredura. (b) Nanofibras TMC 3D sintetizadas em um substrato de silício. (Imagem: Universidade Metropolitana de Tóquio) Tendo produzido com sucesso grandes quantidades desses feixes TMC roscados, eles passaram a estudar as propriedades de seus novos nanofios. Observando a resistividade em função da temperatura, eles mostraram conclusivamente que os feixes individuais se comportam como um metal e, portanto, conduzem eletricidade. Isso concordou com as simulações de computador e também demonstrou como as estruturas eram bem ordenadas. Curiosamente, eles descobriram que essa estrutura era ligeiramente diferente dos lotes a granel de nanofibras agrupadas, pois as linhas intercaladas faziam com que cada nanofibra girasse ligeiramente em torno de seu eixo. A técnica da equipe não se limita apenas ao telureto de índio e tungstênio, nem a essa estrutura em particular. Eles esperam que seu trabalho possa inspirar um novo capítulo para o desenvolvimento de nanomateriais e o estudo de suas propriedades únicas.

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62498.php