Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben een manier ontdekt om zelf-geassembleerde nanodraden van overgangsmetaalchalcogeniden op grote schaal te maken met behulp van chemische dampafzetting. Door het substraat te veranderen waar de draden zich vormen, ze kunnen afstemmen hoe deze draden zijn gerangschikt, van uitgelijnde configuraties van atomair dunne platen tot willekeurige netwerken van bundels. Dit maakt de weg vrij voor industriële toepassing in de volgende generatie industriële elektronica, inclusief het oogsten van energie, en transparant, efficiënt, zelfs flexibele apparaten.

Bij elektronica draait alles om het kleiner maken:kleinere functies op een chip, bijvoorbeeld, betekent meer rekenkracht in dezelfde hoeveelheid ruimte en betere efficiëntie, essentieel om te voldoen aan de steeds zwaardere eisen van een moderne IT-infrastructuur die wordt aangedreven door machine learning en kunstmatige intelligentie. En naarmate apparaten kleiner worden, dezelfde eisen worden gesteld aan de ingewikkelde bedrading die alles met elkaar verbindt. Het uiteindelijke doel zou een draad zijn die slechts een atoom of twee dik is. Dergelijke nanodraden zouden een volledig andere fysica gaan gebruiken, aangezien de elektronen die er doorheen reizen zich steeds meer gedragen alsof ze in een eendimensionale wereld leven. geen 3D.

In feite, wetenschappers hebben al materialen zoals koolstofnanobuizen en overgangsmetaalchalcogeniden (TMC's), mengsels van overgangsmetalen en groep 16-elementen die zichzelf kunnen assembleren tot nanodraden op atomaire schaal. Het probleem is om ze lang genoeg te maken, en op schaal. Een manier om nanodraden massaal te produceren zou een game changer zijn.

Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van dr. Hong En Lim en universitair hoofddocent Yasumitsu Miyata van de Tokyo Metropolitan University heeft een manier bedacht om op ongekend grote schaal lange draden van telluride-nanodraden van overgangsmetaal te maken. Met behulp van een proces dat chemische dampafzetting (CVD) wordt genoemd, ze ontdekten dat ze TMC-nanodraden in verschillende opstellingen konden assembleren, afhankelijk van het oppervlak of substraat dat ze als sjabloon gebruiken. Voorbeelden worden getoond in figuur 2; in een), nanodraden gegroeid op een silicium/silica substraat vormen een willekeurig netwerk van bundels; in (b), de draden assembleren in een vaste richting op een saffiersubstraat, volgens de structuur van het onderliggende saffierkristal. Door simpelweg te veranderen waar ze worden gekweekt, het team heeft nu toegang tot centimeters grote wafels bedekt met de opstelling die ze wilden, inclusief monolagen, dubbellagen en netwerken van bundels, allemaal met verschillende toepassingen. Ze ontdekten ook dat de structuur van de draden zelf zeer kristallijn en geordend was, en dat hun eigenschappen, inclusief hun uitstekende geleidbaarheid en 1D-achtig gedrag, overeenkwamen met die gevonden in theoretische voorspellingen.

Het hebben van grote hoeveelheden lange, zeer kristallijne nanodraden zullen natuurkundigen zeker helpen deze exotische structuren nader te karakteriseren en te bestuderen. belangrijk, het is een spannende stap in de richting van het zien van echte toepassingen van atomair dunne draden, in transparante en flexibele elektronica, ultra-efficiënte apparaten en toepassingen voor het oogsten van energie.