密歇根技术大学艾利森·米尔斯 二维(2D)半导体有望用于量子计算和未来电子学
现在，研究人员可以将金属金转化为半导体，并在氮化硼纳米管上逐个原子地定制材料
信用:比尔·特布尔/密歇根理工大学 二维半导体有望用于量子计算和未来电子学
现在，研究人员可以将金属金转化为半导体，并在氮化硼纳米管上逐个原子地定制材料
金是一种导电材料，已经广泛用作电子器件的互连
随着电子设备变得越来越小、越来越强大，与之相关的半导体材料也在缩小
然而，在现有的设计下，计算机已经变得越来越小——为了突破这一障碍，研究人员深入研究了量子计算的物理基础和量子力学中黄金的异常行为
研究人员可以将金转化为由单层原子组成的半导体量子点
它们的能隙或带隙是由量子限制形成的——这是一种量子效应，当材料的尺寸小到接近分子尺度时，材料的行为就像原子一样
这些二维金量子点可用于电子器件，其带隙可逐原子调谐
用单层原子制造点很棘手，更大的挑战是定制它们的属性
密歇根技术大学的研究人员发现，在氮化硼纳米管上布局时，他们可以让金量子点完成几乎不可能完成的任务
让金点一个原子一个原子地聚集在一起的机制是他们最近发表在美国化学学会纳米杂志上的新论文的焦点
密歇根理工大学的物理学教授Yoke Khin Yap领导了这项研究
他解释说，他的团队观察到的行为——金量子点的原子级操纵——可以用扫描透射电子显微镜观察到
STEM的高能电子束使Yap等研究人员能够实时观察原子运动，该视图揭示了金原子如何与氮化硼纳米管表面相互作用
基本上，金原子沿着纳米管的表面滑动，它们稳定在氮化硼纳米管的六边形蜂窝的上方
金原子沿着氮化硼纳米管的表面滑行
更好地理解这一现象，使用扫描电子显微镜(STEM)的详细原子图像，可以帮助物理学家、材料科学家和计算机工程师开发更好的计算机、手机、可穿戴设备和其他电子产品
信用:妮可·凯利/密歇根理工 原子的滑行和停止与所谓的能量选择性沉积有关
在实验室里，研究小组拿着一排氮化硼纳米管，让一团含金的雾气从它旁边流过；雾中的金原子要么粘成多层纳米粒子，要么从纳米管上弹开，但一些能量更大的原子沿着纳米管的圆周滑动并稳定下来，然后开始聚集成单层的金量子点
研究小组表明，黄金优先沉积在其他已经稳定的黄金颗粒之后
“氮化硼纳米管的表面是原子级光滑的，表面没有缺陷，这是一个排列整齐的蜂窝，”Yap说，并补充说纳米管是化学惰性的，纳米管和金原子之间没有物理结合
“这很像滑雪:你不能在没有雪的崎岖不平的山上滑雪，理想的条件会让滑雪变得更好
纳米管光滑的表面就像新鲜的粉末
" 为未来的电子学和量子计算寻找新材料已经引领研究人员走上了多条道路
Yap希望通过展示金的有效性，其他研究人员将受到启发，在分子尺度上关注其他金属单层
“这是梦想中的纳米技术，”雅普说
“这是一种分子级技术，可通过原子调谐，在可见光光谱中具有理想的带隙
电子和光学设备大有可为
" 该团队接下来的步骤包括进一步的特征描述和整合器件制造，以展示全金属电子器件
金属原子单层有可能构成未来电子产品的整体，这将节省大量制造能源和材料
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