Forskare trär in rader av metallatomer i nanofiberbuntar

04 mars 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskare från Tokyo Metropolitan University har framgångsrikt trä in atomer av indiummetall mellan enskilda fibrer i buntar av övergångsmetallkalkogenid nanofibrer. Genom att blötlägga buntarna i indiumgas kunde rader av atomer ta sig in mellan fibrerna för att skapa en unik nanostruktur via interkalering. Genom simuleringar och resistivitetsmätningar visades individuella buntar ha metalliska egenskaper, vilket banade väg för tillämpning som flexibla nanotrådar i nanokretsar. Arbetet har rapporterats i (ACS Nano, "Vapor-Phase Indium Intercalation i van der Waals nanofibrer av atomiskt tunna W6Te6-trådar"). Figur 1. (a) 3D TMC kristallin struktur bestående av TMC nanofibrer omgivna av enatomrader av ett interkalerande element. (b) Änd på och sidovy av en enda TMC nanofiber. Kalkogener är gyllene, övergångsmetaller är gröna och det interkalerande elementet är mörklila. (Bild: Tokyo Metropolitan University) Atomledningar av övergångsmetallkalkogenider (TMC) är nanostrukturer som består av en övergångsmetall och ett element i grupp 16 som svavel, selen och tellur. De kan självmontera till ett brett utbud av strukturer med olika dimensionalitet, vilket sätter dem i hjärtat av en revolution inom nanomaterial som har varit i fokus för intensiv forskning de senaste åren. I synnerhet har en klass av 3D TMC-strukturer fått särskilt intresse, bestående av buntar av TMC-nanofibrer som hålls samman av metallatomer mellan fibrerna, som alla bildar ett välordnat gitter i dess tvärsnitt (se figur 1). Beroende på valet av metall kan strukturen till och med göras för att bli en supraledare. Dessutom, genom att göra buntarna tunna, kan de göras till flexibla strukturer som leder elektricitet: detta gör TMC nanostrukturer till en främsta kandidat för användning som ledningar i nanokretsar. Det har dock varit svårt att göra dessa strukturer till de långa, tunna fibrer som krävs för att studera dem på djupet, liksom för nanoteknologi applikationer. Ett team ledd av biträdande professor Yusuke Nakanishi och docent Yasumitsu Miyata har studerat syntestekniker för TMC-nanostrukturer. I de senaste arbetena visade de att de kunde producera långa, tunna buntar av TMC:er (utan metall) över aldrig tidigare skådat stora längdskalor. Nu har de använt en ångfasreaktion för att trä in atomärt tunna rader av indium i tunna buntar av volframtellurid. Genom att exponera sina långa nanofiberknippen för indiumånga under vakuum vid 500 grader Celsius tog sig indiummetallatomerna in i utrymmet mellan de individuella nanofibrerna som utgör buntarna och bildade en interkalerande (eller överbryggande) rad av indium som binder fibrerna tillsammans. (a) Schematisk av atomstrukturen för både volframtellurid nanofiberbuntar och den slutliga interkalerade strukturen, tillsammans med scanningstransmissionselektronmikroskopbilder. (b) Syntetiserade 3D TMC nanofibrer på ett kiselsubstrat. (Bild: Tokyo Metropolitan University) Efter att ha producerat stora mängder av dessa gängade TMC-buntar fortsatte de att studera egenskaperna hos deras nya nanotrådar. Genom att se på resistiviteten som en funktion av temperaturen visade de slutgiltigt att enskilda buntar beter sig som en metall och leder elektricitet. Detta stämde överens med datorsimuleringar och visade också hur välordnade strukturerna var. Intressant nog fann de att denna struktur skilde sig något från bulksatser av buntade nanofibrer, genom att de interkalerade raderna fick varje nanofiber att rotera något runt sin axel. Teamets teknik är inte bara begränsad till indium och volframtellurid, inte heller till denna speciella struktur. De hoppas att deras arbete kan inspirera till ett nytt kapitel för utveckling av nanomaterial och studiet av deras unika egenskaper.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62498.php