物理科技生物学-PHYICA

从星野尤娜二维到一维:使用碳纳米管模板的原子级准一维线

纳米技术 2021-11-24 23:57:20

东京城市大学 碳纳米管内部形成的碲化钼单线的示意图和电子显微镜图像

这些1D反应容器非常适合电线,并将产生它们的化学反应限制在一个方向

外延(一层接一层)生长可以沿着管的内壁进行

学分:东京都大学 东京都大学的研究人员使用碳纳米管模板来制造过渡金属单卤化物纳米线,其直径只有3个原子宽

这比以前的尝试要长50倍,可以单独研究,保留了原子级准“1D”物体的特性

研究小组发现,当受到干扰时,单线会扭曲,这表明孤立的纳米线具有独特的机械特性,可以应用于纳米电子学中的开关

二维材料在不到二十年的时间里,从理论好奇走向了现实应用;最著名的例子是石墨烯,它由有序的碳原子片组成

尽管我们还远未充分利用石墨烯的潜力,但其卓越的导电性和导热性、光学特性和机械弹性已经带来了广泛的工业应用

例子包括储能解决方案、生物传感,甚至人造组织的基质

然而,尽管从3D模式成功过渡到2D模式,但2D和1D之间的障碍要克服难度要大得多

一类被称为过渡金属单卤化物(TMMs,过渡金属+第16族元素)的材料作为精密纳米电子学中的潜在纳米线受到了特别的关注

理论研究已经存在了30多年,初步的实验研究也成功地制造了少量的纳米线,但是这些纳米线通常被捆绑在一起,太短,与大块材料混合,或者产量很低,特别是当涉及到精密技术时

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平版印刷术

捆绑销售尤其成问题;被称为范德瓦尔斯力的力会迫使导线聚集,有效地掩盖了人们可能想要访问和应用的1D导线的所有独特属性

现在,一个由东京都大学助理教授Yusuke Nakanishi领导的团队已经成功生产出大量隔离良好的TMM单纳米线

他们使用单层碳或碳纳米管的微小开口卷,将钼和碲从蒸汽中组装并反应成丝

他们成功地生产出了单根三甲基溴化铵绝缘导线,这种导线只有3个原子厚,比用现有方法制造的导线长50倍

这些纳米尺寸的碳纳米管“试管”也显示出没有化学结合到电线上,有效地保持了隔离的三甲基溴化铵电线的预期性能

重要的是,它们有效地“保护”了彼此之间的连线,使得人们可以史无前例地了解这些1D物体在孤立状态下的行为

当使用透射电子显微镜对这些物体成像时,研究小组发现当暴露在电子束下时,这些线表现出独特的扭曲效应

这种行为以前从未出现过,并且被认为是孤立导线所特有的

当材料被结合到微观电路中时,从直结构到扭曲结构的转变可以提供新的转换机制

该团队希望制造隔离良好的1D纳米线的能力可以极大地扩展我们对1D材料功能背后的性质和机制的理解

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