物理科技生物学-PHYICA

向小电线迈出一大国分裕子步

纳米技术 2021-10-25 23:57:43

昆士兰科技大学 戈尔伯格教授在电子显微镜中模拟极端环境

学分:昆士兰科技大学(QUT) 来自上海复旦大学、日本国家材料科学研究所和QUT材料科学中心的研究人员在《自然通讯》杂志上发表了这项研究,“稳定的单原子银线组装成可连接电路的纳米阵列”

在过去的20年里,想要开发纳米器件的研究人员很少成功地制造出组装成相干定向阵列的长原子线,此外,这种线在真空之外的任何地方都不稳定

在这个项目中,正如QUT大学的德米特里·戈尔堡教授所解释的,研究人员发现,当他们没有试图在真空中一个原子一个原子地制造电线时,他们取得了惊人的成功

研究人员将银纳米粒子放在内部有通道的微小纳米棒的外面

“当我们在真空中,或者像人们通常做的那样在惰性气氛中做这件事时,什么也不会发生,”戈尔堡教授说

“但我们在空中做到了

银粒子的原子扩散得非常快,它们在通道内扩散

" 戈尔堡教授说,在这样的实验中,预期的结果是银会与空气中的氧气反应,形成氧化银

“取而代之的是,原子进入通道内部来容纳自己并制造这些小弦

他说:“这不是有意的,也不是为了制造电线。”

戈尔堡教授说,这个过程就像水滴穿过筛子,结果是像一个原子一样细的线在自组织过程中在通道内形成,每个通道中有多达200根弦

然后,研究人员将纳米线连接到电极上,让电流流过电线,希望它像金属一样工作,因为电流应该随着电压的增加而增加

“但在一定温度下,这种材料变成了绝缘体

这在银中并不常见,被称为金属绝缘体转变,”戈尔堡教授说

“这是物理学中相当有趣的转变

“这是一个要点,因为这意味着银线可以用作热开关

根据温度的不同,可以通过改变温度来改变材料的属性

" 在制造纳米器件的工作中,导线被认为是相当长的——尽管从长远来看,导线大约只有人类头发宽度的五十分之一

“它仍然很小,但对我来说很长

在电子显微镜下,它非常大

" 戈尔堡教授是一名材料科学家和物理学家,在纳米材料方面有30多年的实践经验

他的主要研究领域是在深入分析所有可能进入现实生活恶劣环境的候选材料的基础上,从类似太空的真空条件,从2000摄氏度到-195摄氏度的极高温度,在电子显微镜内模拟,找到绿色能源技术每个类别的冠军材料——导热、热电、结构、电池和太阳能材料

“通过电子显微镜,人们可以清楚地看到单个原子发生的事情,这是一种独特的可能性,仍然让我着迷和兴奋,”戈尔堡教授说

“例如,当着眼于未来超高效电极的材料时,我可以看到,甚至可以录像,离子是如何将自己插入材料的

"

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