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自组装工艺制备出原子宽纳米线

2020-01-03 作者:论坛   |   浏览(91)

在接下来的研究中,Melosh和同事正在探索新的原子元素,以发现哪些材料可以采用这种工艺制备,它们具有什么性质,然后将该工艺从处理纳米线扩展创建体型材料。

北京28开奖,该工艺过程是将所有成分加入到单罐中的混合罐的方法,科学家在其中添加硫,使得硫原子自身附着到每个金刚石上。当在溶液中漂浮时,硫原子与单个铜离子键合,并且形成用于产生纳米线的基本结构单元。当漂浮在溶液中时,在类金刚石上作用的范德华力将这些构造块拉在一起以生长纳米线。

在Nature Materials杂志上描述的研究中,SLAC团队采用了不同的方法来处理生长纳米线的传统自组装技术,正是这种差异使电子传导性显著变好。

“这些材料的体型结构没有显示这些新的性能,需要制备成纳米级结构,这通常很难制造和处理。”Melosh说。“我们的方法是使材料固有地具有这些性质。在我们的材料中,每一根纳米线都具有这些不寻常的性能,而体型材料也是如此,因为它由数十亿个纳米线组成。当我们将其制备成网格或织物时,也应该保持这种特性,采用目前的材料是不可能实现的。”

Melosh说:“其他分子自组装方法已被尝试,但要平衡吸引力和排斥力之间微妙的相互作用,以获得想要的尺寸是非常困难的。”据Melosh说,他和同事用于这项研究的类金刚石分子在一组独特组合的原子中提供了很强的分子间吸引力并占据恰当空间。

“实现一个具有三原子截面宽的‘实心’是理想的”,SLAC及斯坦福大学副教授Nicholas Melosh在接受IEEE采访时说,“它足够小,可以显示独特的功能。但它也可以具有单一的缺陷或应变,因为仍然有一个可使电子流动的路径”。

Melosh在一份新闻稿中说,“你可以想象将它们编织成织物以产生能量。这种方法给了我们一个多功能的工具包,使我们可以修改一些成分和实验条件,创造具有精细电子性质和有趣物理现象的新材料。”

采用此工艺制备的纳米线,由于固体结晶芯中不存在缺陷,因此具有优越的电气性能。更为重要的是,制备纳米线的自组装工艺可能带来新型光电器件和超导材料。

这些纳米线可以在更多的传统材料中找到他们组成的方式,如压电,其中运动可以转换成电。

这种自组装过程开始于类金刚石,这是金刚石的最小形式,并且在这种情况下仅仅是碳和氢原子的微小互锁笼。这些类金刚石通过分子或原子之间的范德华力,吸引力或排斥力彼此吸引。

[据电气与电子工程师协会网站2016年12月26日报道] 斯坦福大学的一个研究小组和美国能源部SLAC国家加速器实验室已经开发出一种自组装工艺,采用类金刚石制备具有最小可达3个原子宽的铜硫结晶核实心的纳米线。

Melosh认为,这些纳米线开辟了许多可能性,将一些在超薄材料中发现的奇异物理学移动到宏观世界。拓扑绝缘子是Melosh给出的一个例子。这种材料在其表面附近表现类似导体,但其内部的大部分是绝缘体。

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