Nanoformade nanotrådar av tenntellurid i en anodform av aluminiumoxid. Kredit:N. Liu, Y. Xie, G. Liu, S. Sohn, A. Raj, G. Han, B. Wu, J. J. Cha, Z. Liu och J. Schroers, Phys. Rev. Lett. 124, 036102 (2020); M. T. Kiani, J. J. Cha, APL Materials 10, 080904 (2022).
Nanoformning av topologiska nanotrådar kan påskynda upptäckten av nya material för applikationer som kvantberäkningar, mikroelektronik och renenergikatalysatorer, enligt en artikel medförfattare av Judy Cha, professor i materialvetenskap och teknik vid Cornell.
Topologiska material värderas för sin unika förmåga att ha olika egenskaper vid sina ytor och kanter, och dessa ytegenskaper kan förbättras genom att konstruera materialen i nanoskala. Utmaningen för forskarna är att traditionella metoder för att tillverka nanotrådar är långsamma och inte erbjuder en hög precision.
"Teoretiker har förutspått att ungefär en fjärdedel av alla kända oorganiska kristaller kan vara topologiska," sa Cha. "Vi pratar om tiotusentals föreningar, så den konventionella metoden att tillverka dessa kristaller är helt enkelt inkompatibel när det gäller att screena dem för att leta efter testtopologiska material för specifika applikationer."
Men nanoformning, där en bulk polykristallin råvara pressas in i en nanostrukturerad form vid en förhöjd temperatur för att bilda nanotrådar, kan ge en lösning. Skriva i APL-material , Cha och postdoktor Mehrdad Kiani förklarar att nanoformning erbjuder flera fördelar jämfört med befintliga syntesmetoder för material i nanoskala.
"Till skillnad från traditionella top-down- och bottom-up-tillverkningsmetoder kräver nanoformning minimal optimering av experimentella parametrar och kan arbeta på en mängd olika topologiska föreningar, vilket möjliggör tillverkning av topologiska nanotrådar med hög genomströmning. De tillverkade nanotrådarna är enkristallina och defekta och kan ha höga bildförhållanden större än 1 000", skriver Cha och Kiani.
Nanoformning hade tidigare använts för metalliska materialsystem, men Cha och hennes forskargrupp är en av de första som utökar sin tillämpning till topologiska material. Och även om nanoformning i princip levererar alla egenskaper som önskas i en topologisk nanotråd, är exakt hur och varför metoden är så framgångsrik fortfarande inte helt klarlagd – en kunskapslucka som Cha-gruppen arbetar med att fylla.
Aktuella forskningsprojekt i Cha-gruppen inkluderar mätning av de elektriska egenskaperna hos nanoformade topologiska nanotrådar för att jämföra mot nanotrådar producerade med andra tekniker, och studera atomär diffusion och mekaniska rörelser av atomer under gjutningsprocessen. Cha välkomnar också medarbetare som är intresserade av nanotrådsversioner av föreningar som de forskar om.
Forskningen presenterades också i AIP Scilight . + Utforska vidare
