Nanomolding van topologische nanodraden zou de ontdekking van nieuwe materialen voor toepassingen zoals kwantumcomputers, micro-elektronica en schone-energiekatalysatoren kunnen versnellen, volgens een artikel dat mede is geschreven door Judy Cha, hoogleraar materiaalkunde en engineering aan Cornell.

Topologische materialen worden gewaardeerd om hun unieke vermogen om verschillende eigenschappen aan hun oppervlakken en randen te bezitten, en deze oppervlakte-eigenschappen kunnen worden verbeterd door de materialen op nanoschaal te construeren. De uitdaging voor wetenschappers is dat traditionele methoden voor het vervaardigen van nanodraden traag zijn en geen hoge mate van precisie bieden.

"Theoretici hebben voorspeld dat ongeveer een kwart van alle bekende anorganische kristallen topologisch kan zijn," zei Cha. "We hebben het over tienduizenden verbindingen, dus de conventionele methode om deze kristallen te maken is gewoon onverenigbaar in termen van screening om te zoeken naar topologische testmaterialen voor specifieke toepassingen."

Maar nanomolding, waarbij een bulk polykristallijne grondstof bij verhoogde temperatuur in een nanogestructureerde mal wordt geperst om nanodraden te vormen, zou een oplossing kunnen bieden. Schrijven in APL-materiaal , Cha en postdoctoraal medewerker Mehrdad Kiani leggen uit dat nanomolding verschillende voordelen biedt ten opzichte van bestaande synthesemethoden voor materialen op nanoschaal.

"In tegenstelling tot traditionele top-down en bottom-up fabricagemethoden, vereist nanomolding minimale optimalisatie van experimentele parameters en kan het werken op een breed scala aan topologische verbindingen, waardoor de fabricage van topologische nanodraden met hoge doorvoer mogelijk wordt. De gefabriceerde nanodraden zijn monokristallijn en vrij van defecten en kunnen hoge beeldverhoudingen hebben van meer dan 1.000", schrijven Cha en Kiani.

Nanomolding werd eerder gebruikt voor metalen materiaalsystemen, maar Cha en haar onderzoeksgroep zijn een van de eersten die de toepassing ervan uitbreiden naar topologische materialen. En hoewel nanomolding in principe alle gewenste eigenschappen van een topologische nanodraad oplevert, is nog steeds niet helemaal duidelijk hoe en waarom de methode zo succesvol is - een kennislacune die de Cha Group probeert op te vullen.

Lopende onderzoeksprojecten in de Cha Group omvatten het meten van de elektrische eigenschappen van nanogevormde topologische nanodraden om te benchmarken met nanodraden die met andere technieken zijn geproduceerd, en het bestuderen van atomaire diffusie en mechanische bewegingen van atomen tijdens het gietproces. Cha verwelkomt ook medewerkers die geïnteresseerd zijn in nanodraadversies van verbindingen die ze onderzoeken.

Het onderzoek was ook te zien in AIP Scilight . + Verder verkennen

Nanofabricage met behulp van thermomechanische nanomolding