Forskare från National Research University Higher School of Economics och medarbetare har syntetiserat flerskiktade nanotrådar för att studera deras magnetoresistansegenskaper. Genom att förbättra denna effekt kan forskare öka noggrannheten hos indikatorer för olika mätinstrument som kompasser och strålningsmonitorer. Resultaten av studien har publicerats i en uppsats med titeln "Structure of Cu/Ni Nanowires Erhålls by Matrix Synthesis."
En av de unika egenskaperna hos konstgjorda nanostrukturer är den stora magnetoresistanseffekten i tunna metallskikt. Denna effekt utnyttjas i olika elektroniska enheter.
Forskarna syntetiserade nanotrådar i flera lager koppar och nickel för att studera deras egenskaper, som beror på lagrenas sammansättning och geometri. "Vi förväntar oss att övergången till flerskiktade nanotrådar kommer att öka denna magnetoresistanseffekt avsevärt. Idag har vi väljer metoden för nanotrådssyntes för att få denna effekt, "säger medförfattaren Ilia Doludenko från Moscow Institute of Electronics and Mathematics (MIEM HSE).
För att bestämma sambandet mellan syntesparametrarna och kristallstrukturen, forskarna syntetiserade nanotrådar av olika längder. Nanotrådslängden bestämdes av antalet deponeringscykler; ett nickelskikt och ett kopparskikt avsattes i varje cykel. Storleken på nanotrådarna bestämdes med hjälp av ett svepelektronmikroskop (SEM). Antalet lager av lager i nanotrådarna befanns vara 10, 20, eller 50, beroende på antalet elektrodeponeringscykler.
När nanotrådens längd jämfördes med antalet lager, det visade sig att förhållandet mellan nanotrådslängden och antalet lager var olinjärt. Medellängden för nanotrådarna består av 10, 20 och 50 par lager var, respektive, 1,54 μm, 2,6 μm, och 4,75 μm. De syntetiserade nanotrådarna hade alla en kornstruktur med kristalliter av olika storlekar, från 5-20 nm till 100 nm. Stor, ljusa reflektioner berodde huvudsakligen på metaller (Ni och Cu) medan diffusa ringar och små reflektioner i allmänhet är relaterade till förekomsten av kopparoxider.
En elementär analys bekräftade förekomsten av alternerande Ni- och Cu -lager i alla nanotrådar i studien. Dock, det ömsesidiga arrangemanget av lager kan skilja sig åt. Ni- och Cu -lager i samma nanotråd kan orienteras vinkelrätt mot dess axel eller ha en viss vinkel. De enskilda enheterna i samma nanotråd kan ha olika tjocklekar. Tjockleken på enskilda enheter i nanotrådar ligger i intervallet 50-400 nm.
Enligt studieförfattarna, denna heterogenitet beror på porens parametrar och minskar närmare pormunnen. Detta leder till en ökning av strömmen, förbättring av avsättningshastigheten, och, som ett resultat, en ökning av den avlagrade skikttjockleken. En annan möjlig orsak är skillnaden i diffusionsrörligheterna hos joner av olika metaller. Detta förklarar det olinjära förhållandet mellan nanotrådslängden och de nummerskikt som nämns ovan. Studien av sammansättningen av särskilda enheter visade att koppar enheter huvudsakligen består av koppar, medan nickel nästan helt saknas. Nickelenheter, å andra sidan, innehåller alltid en viss mängd koppar. Detta belopp kan ibland vara så högt som 20%.
Relevansen av dessa fynd relaterar till det potentiella skapandet av mer exakta och billigare rörelsedetektorer, fart, placera, nuvarande och andra parametrar. Sådana instrument kan användas i bilindustrin, eller för att producera eller förbättra medicintekniska produkter och strålningsmonitorer och elektroniska kompasser.
