Illustration av transformationen från nanotrådar till nanoband i övergångsmetallkalkogenider. Kredit:Tokyo Metropolitan University
Forskare från Tokyo Metropolitan University har lyckats använda nanotrådar av en övergångsmetallkalkogenid för att göra atomärt tunna nanoband. Buntar av nanotrådar exponerades för en gas av kalkogenatomer och värme som hjälpte till att smälta samman trådarna till smala remsor. Nanoband är mycket eftertraktade för sofistikerade elektroniska enheter; Med tanke på metodens skalbarhet hoppas teamet att den kommer att se utbredd användning i industriell produktion av banbrytande material.
När kretsar blir mindre, snabbare och mer energieffektiva, ställs forskare inför den allt svårare utmaningen att kontrollera strukturen på atomnivå hos materialen som används i dem. En lovande forskningsväg är användningen av invecklade trådar av material som bara är några få atomer breda; en sådan struktur består av övergångsmetallkalkogenider, en kombination av övergångsmetaller och kalkogener, atomer som delar en kolumn med syre i det periodiska systemet. Dessa atomärt tunna nanotrådar har egenskaper som är unika för deras endimensionella struktur och är mycket eftertraktade för sofistikerade elektroniska enheter. Men vad de har i minut, saknar de i avstämning. Det är här nanoband, smala, atomärt tunna ark, kommer in. Fin kontroll av deras bredd leder till exempel till kontrollerad variation i deras elektroniska och magnetiska egenskaper.
En hel del arbete har lagts ner på att bygga nanoband nerifrån och upp. Problemet är dock att sådana metoder inte är skalbara. Det är ett problem för att producera bulkkvantiteter för kommersiella enheter. Nu har ett team ledd av Dr Hong En Lim och docent Yasumitsu Miyata från Tokyo Metropolitan University kommit på ett skalbart sätt att sätta ihop nanotrådar till nanorband.
Teamet hade redan banat väg för att producera nanotrådar i bulkvantiteter. Med hjälp av nanotrådar av volframtellurid skapade de buntar av trådar som placerats på ett plant underlag. Dessa exponerades för ångor av kalkogener som svavel, selen och tellur. Med en kombination av värme och ånga vävdes de initialt separata trådarna i buntarna framgångsrikt samman till smala, atomärt tunna nanorband med en karakteristisk sicksackstruktur. Genom att justera tjockleken på originalbuntarna kunde de till och med välja om dessa band var orienterade parallellt med substratet eller vinkelrätt mot det, tack vare en konkurrens mellan hur fördelaktigt det är att ha kanter eller ytor parallella med bottenytan. Dessutom, genom att ställa in substratet som buntarna placeras på, kunde de kontrollera om banden var slumpmässigt orienterade eller pekade i en enda riktning. Viktigt är att metoden är skalbar och kan användas för att ta syntesen från tillverkning i laboratorieskala av några få band till bulksynteser över stora substratytor.
Teamet kunde bekräfta att banden hade exotiska elektroniska egenskaper som var unika för deras endimensionella natur. Detta är inte bara ett stort steg framåt för materialvetenskap, utan också ett påtagligt steg mot massproducerade nanoband inom toppmodern elektronik, optoelektronik och katalysatorer. + Utforska vidare
