Onderzoekers van de Fudan Universiteit in Shanghai, Het Japanse National Institute for Materials Science en het Centre for Materials Science van QUT hebben de studie gepubliceerd, "Stabiele enkele atomaire zilveren draden die worden samengevoegd tot een met circuits te verbinden nanoarray, " in het journaal Natuurcommunicatie .

De afgelopen twee decennia heeft onderzoekers die nanodevices willen ontwikkelen, zijn zelden succesvol geweest in het creëren van lange atomaire draden die samenkomen in een coherent georiënteerde array, in aanvulling op, dergelijke draden zijn onstabiel geweest in alles buiten een vacuüm.

In dit project, zoals professor Dmitri Golberg van QUT uitlegt, de onderzoekers ontdekten dat ze verrassend succes hadden als ze niet probeerden een draad te maken, atoom voor atoom, binnen een vacuüm.

De onderzoekers plaatsten nanodeeltjes van zilver op de buitenkant van kleine nanostaafjes met kanalen erin.

"Als we dit in een vacuüm doen, of in een inerte atmosfeer zoals mensen gewoonlijk doen, niks gebeurt, ' zei professor Golberg.

"Maar we deden het in de lucht. De atomen van zilverdeeltjes diffundeerden heel snel en ze diffundeerden in de kanalen."

Het verwachte resultaat, Professor Golberg zei:op een experiment als dit zou zijn dat het zilver zou reageren met de zuurstof in de lucht en zilveroxide zou vormen.

"In plaats daarvan, de atomen gaan de kanalen binnen om zichzelf te huisvesten en deze kleine strings te maken.

"Het was niet de bedoeling, het was niet de bedoeling om draden te maken, " hij zei.

Professor Golberg zei dat het proces was als waterdruppels die door een zeef gaan. en het resultaat was dat draden, zo dun als één atoom, gevormd binnen de kanalen in een zelforganisatieproces, met maximaal 200 snaren in elk kanaal.

De onderzoekers bevestigden vervolgens de nanodraden aan elektroden en lieten een stroom door de draad lopen, in de verwachting dat het zich als een metaal zou gedragen, omdat de stroom zou moeten toenemen naarmate de spanning werd verhoogd.

"Maar bij een bepaalde temperatuur, het materiaal werd een isolator. Dit is niet gebruikelijk voor zilver en wordt metaalisolatorovergang genoemd, ' zei professor Golberg.

"Dit is een behoorlijk interessante overgang in de natuurkunde.

"En dit is een belangrijk punt, omdat het betekent dat de zilverdraad als thermische schakelaar kan worden gebruikt. Afhankelijk van de temperatuur, je verandert de eigenschappen van het materiaal door de temperatuur te veranderen."

In het werk aan het bouwen van nanodevices, de draad wordt als vrij lang beschouwd - hoewel om het in perspectief te plaatsen, de draad zo lang is als ongeveer een vijftigste van de breedte van een mensenhaar.

"Het is nog steeds vrij klein, maar voor mij is het vrij lang. In de elektronenmicroscoop, het is erg groot."

Professor Golberg is een materiaalwetenschapper en natuurkundige met meer dan 30 jaar praktijkervaring in het werken met nanomaterialen.

Zijn belangrijkste onderzoeksgebied is het vinden van de beste materialen in elke categorie van groene energietechnologieën:thermogeleidend, thermo-elektrisch, structureel, batterij- en zonnematerialen - onder grondige analyse van alle mogelijke kandidaten die in echte, ruwe omgevingen worden geplaatst, van vacuümomstandigheden die vergelijkbaar zijn met de ruimte en van zeer hoge temperaturen van 2000 Celsius tot -195 Celsius, gemodelleerd in de elektronenmicroscoop.

"Met een elektronenmicroscoop kun je duidelijk zien wat er met individuele atomen gebeurt, wat de unieke mogelijkheid is die me nog steeds fascineert en opwindt, ' zei professor Golberg.

"Bijvoorbeeld, als we kijken naar materialen voor ultra-efficiënte elektroden van de toekomst, Ik kan zien, en zelfs video-opname, hoe ionen zichzelf in materialen invoegen."