Vänster - Form av nanostrukturer gjorda av blysulfid, dator rekonstruerad baserat på serier av transmissionselektronmikroskopi bilder. Den vänstra raka raden beter sig som en halvledare och den högra zigzag -nanotråden beter sig som en metall. Höger - elektrisk enhet som består av två guldelektroder som kommer i kontakt med en nanotråd (i rött) på ett kiselchip (i blått). Upphovsman:Hungria/Universidad de Cádiz, Ramin/DESY, Klinke/University of Rostock och Swansea University.
Kristallstrukturen på ytan av halvledarmaterial kan få dem att bete sig som metaller och till och med som superledare, ett gemensamt Swansea/Rostock -forskargrupp har visat. Upptäckten öppnar potentiellt dörren till framsteg som mer energieffektiva elektroniska enheter.
Halvledare är de aktiva delarna av transistorer, integrerade kretsar, sensorer, och lysdioder. Dessa material, mestadels baserad på kisel, är kärnan i dagens elektronikindustri.
Vi använder deras produkter nästan kontinuerligt, i moderna TV -apparater, i datorer, som belysningselement, och naturligtvis som mobiltelefoner.
Metaller, å andra sidan, kablar de aktiva elektroniska komponenterna och är ramarna för enheterna.
Forskargruppen, ledd av professor Christian Klinke från Swansea Universitys kemiavdelning och University of Rostock i Tyskland, analyserade kristallerna vid ytan av halvledarmaterial.
Tillämpa en metod som kallas kolloidal syntes för blysulfid -nanotrådar, laget visade att bly- och svavelatomer som bildar kristallerna kunde ordnas på olika sätt. Avgörande, de såg att detta påverkade materialets egenskaper.
I de flesta konfigurationer blandas de två typerna av atomer och hela strukturen visar halvledande beteende som förväntat.
Dock, laget fann att en särskild "skärning" genom kristallen, med de så kallade {111} facetterna på ytan, som endast innehåller blyatomer, visar metallisk karaktär.
Detta innebär att nanotrådarna bär mycket högre strömmar, deras transistorbeteende undertrycks, de svarar inte på belysning, som halvledare skulle, och de visar omvänt temperaturberoende, typiskt för metaller.
Dr Mehdi Ramin, en av forskarna från Swansea/Rostock -teamet, sa:
"Efter att vi upptäckte att vi kan syntetisera nanotrådar av blysulfid med olika aspekter, vilket får dem att se ut som raka eller sicksacktrådar, vi tänkte att detta måste få intressanta konsekvenser för deras elektroniska egenskaper.
Men dessa två beteenden var ganska överraskande för oss. Således, Vi började undersöka konsekvenserna av formen mer i detalj. "
Teamet gjorde sedan en andra upptäckt:vid låga temperaturer uppträder huden på nanostrukturerna till och med som en superledare. Detta innebär att elektronerna transporteras genom strukturerna med betydligt lägre motstånd.
Professor Christian Klinke från Swansea University och Rostock University, som ledde forskningen, sa:
"Detta beteende är häpnadsväckande och måste verkligen studeras ytterligare mycket mer detaljerat.
Men det ger redan nya spännande insikter om hur samma material kan ha olika grundläggande fysikaliska egenskaper beroende på dess struktur och vad som kan vara möjligt i framtiden.
En potentiell tillämpning är förlustfri energitransport, vilket innebär att ingen energi går till spillo.
Genom ytterligare optimering och överföring av principen till andra material, betydande framsteg kan göras, vilket kan leda till nya effektiva elektroniska enheter.
Resultaten som presenteras i artikeln är bara ett första steg i det som säkert kommer att bli en lång och fruktbar resa mot ny spännande kemi och materialfysik. "
