Den minsta elektroniken kan en dag ha förmågan att slå på och av i atomskala.

Lawrence Livermore-forskare har undersökt ett sätt att skapa linjära kedjor av kolatomer från lasersmält grafit. Materialet, kallas carbyne, kan ha ett antal nya egenskaper, inklusive förmågan att justera mängden elektrisk ström som går genom en krets, beroende på användarens behov.

Carbyne är föremål för intensiv forskning på grund av dess närvaro i astrofysiska kroppar, samt dess potentiella användning i nanoelektroniska enheter och superhårda material. Dess linjära form ger den unika elektriska egenskaper som är känsliga för sträckning och böjning, och den är 40 gånger styvare än diamant. Det hittades också i Murchison- och Allende-meteoriterna och kan vara en ingrediens i interstellärt damm.

Med hjälp av datorsimuleringar, LLNL -forskaren Nir Goldman och kollegan Christopher Cannella (en sommarforskare från Caltech) hade inledningsvis för avsikt att studera egenskaperna hos flytande kol när det avdunstar, efter att ha bildats genom att lysa en laserstråle på ytan av grafit. Lasern kan värma grafitytan till några tusen grader, som sedan bildar en ganska flyktig droppe. Till deras förvåning, när vätskedroppen avdunstade och kyldes i sina simuleringar, det bildade buntar av linjära kedjor av kolatomer.

"Det har spekulerats mycket om hur man gör carbyne och hur stabil den är, ", sade Goldman. "Vi visade att lasersmältning av grafit är en gångbar väg för dess syntes. Om du reglerar karbynsyntesen på ett kontrollerat sätt, det kan ha applikationer som ett nytt material för ett antal olika forskningsområden, inklusive som en avstämbar halvledare eller till och med för vätelagring.

"Vår metod visar att karbyn lätt kan bildas i laboratoriet eller på annat sätt. Processen kan också inträffa i astrofysiska kroppar eller i det interstellära mediet, där kolinnehållande material kan utsättas för relativt höga temperaturer och kol kan flytas. "

Goldmans studie och beräkningsmodeller möjliggör direkt jämförelse med experiment och kan hjälpa till att bestämma parametrar för syntes av kolbaserade material med potentiellt exotiska egenskaper.

"Våra simuleringar indikerar en möjlig mekanism för karbynfibersyntes som bekräftar tidigare experimentell observation av dess bildning, "Goldman sa." Dessa resultat hjälper till att bestämma en uppsättning termodynamiska förhållanden för dess syntes och kan redogöra för dess upptäckt i meteoriter till följd av högtrycksförhållanden på grund av påverkan. "

Forskningen visas på omslaget till den 17 september-upplagan av Journal of Physical Chemistry .