Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben sjablonen van koolstofnanobuisjes gebruikt om nanodraden van overgangsmetaalmonochalcogenide (TMM) te produceren. die slechts 3 atomen breed in diameter zijn. Deze zijn 50 keer langer dan eerdere pogingen en kunnen afzonderlijk worden bestudeerd, het behoud van de eigenschappen van atomair quasi "1D" objecten. Het team zag dat enkele draden draaien als ze worden verstoord, wat suggereert dat geïsoleerde nanodraden unieke mechanische eigenschappen hebben die kunnen worden toegepast op schakelen in nano-elektronica.

Tweedimensionale materialen zijn in minder dan twee decennia van theoretische nieuwsgierigheid naar echte toepassing gegaan; het bekendste voorbeeld hiervan, grafeen, bestaat uit goed geordende vellen koolstofatomen. Hoewel we nog lang niet het volledige potentieel van grafeen benutten, zijn opmerkelijke elektrische en thermische geleidbaarheid, optische eigenschappen en mechanische veerkracht hebben al geleid tot een breed scala aan industriële toepassingen. Voorbeelden zijn oplossingen voor energieopslag, biodetectie, en zelfs substraten voor kunstweefsel.

Nog, ondanks de succesvolle overgang van 3D naar 2D, de barrière tussen 2D en 1D was aanzienlijk uitdagender om te overwinnen. Een klasse materialen die bekend staat als overgangsmetaalmonochalcogeniden (TMM's, overgangsmetaal + groep 16-element) hebben bijzondere belangstelling gekregen als een potentiële nanodraad in precisie-nano-elektronica. Theoretische studies bestaan ​​al meer dan 30 jaar, en voorlopige experimentele studies zijn er ook in geslaagd om kleine hoeveelheden nanodraad te maken, maar deze waren meestal gebundeld, te kort, gemengd met stortgoed of gewoon een lage opbrengst, vooral wanneer er precisietechnieken bij betrokken waren, b.v. lithografie. Vooral de bundeling was problematisch; krachten die bekend staan ​​als van der Waals-krachten zouden de draden dwingen te aggregeren, effectief alle unieke eigenschappen van 1D-draden maskeren die men zou willen gebruiken en toepassen.

Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van assistent-professor Yusuke Nakanishi van de Tokyo Metropolitan University is erin geslaagd grote hoeveelheden goed geïsoleerde enkele nanodraden van TMM te produceren. Ze gebruikten kleine, open-ended rollen van enkellaags koolstof, of koolstofnanobuisjes (CNT's), om de assemblage en reactie van molybdeen en tellurium in draden uit een damp te modelleren. Ze zijn erin geslaagd om enkele geïsoleerde draden van TMM te produceren, die slechts 3 atomen dik waren en vijftig keer langer dan die gemaakt met bestaande methoden. Deze nanometer-sized CNT "reageerbuisjes" bleken ook niet chemisch gebonden aan de draden, effectief behoud van de eigenschappen die worden verwacht van geïsoleerde TMM-draden. belangrijk, ze "beschermden" de draden effectief van elkaar, waardoor ongekende toegang mogelijk is tot hoe deze 1D-objecten zich geïsoleerd gedragen.

Tijdens het afbeelden van deze objecten met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), het team ontdekte dat deze draden een uniek draaiend effect vertoonden bij blootstelling aan een elektronenstraal. Dergelijk gedrag is nog nooit eerder gezien en zal naar verwachting uniek zijn voor geïsoleerde draden. De overgang van een rechte naar een gedraaide structuur kan een nieuw schakelmechanisme bieden wanneer het materiaal wordt opgenomen in microscopisch kleine circuits. Het team hoopt dat het vermogen om goed geïsoleerde 1D-nanodraden te maken ons begrip van de eigenschappen en mechanismen achter de functie van 1D-materialen aanzienlijk kan vergroten.