В Японии научились производить большое количество нанопроволоки

Исследователи из Токийского столичного университета обнаружили способ создания самосборных нанопроволок из халькогенидов переходных металлов в больших объемах с использованием химического осаждения из паровой фазы, сообщает портал phys.org.

Изменяя подложку, на которой образуются провода, японские исследователи научились настраивать расположение нанопроводов, от выровненных конфигураций атомарно тонких листов до случайных сетей из пучков. Это открывает путь к промышленному внедрению электроники следующего поколения, включая прозрачные, энергоэффективные и гибкие устройства.

Меньшие размеры элементов на кристалле означают большую вычислительную мощность в одинаковом объеме и лучшую эффективность, что необходимо для удовлетворения все более высоких требований современной ИТ-инфраструктуры, основанной на машинном обучении и искусственном интеллекте. По мере того, как устройства становятся меньше, те же требования предъявляются к сложной проводке, связывающей все вместе. Конечная цель – проволока толщиной всего в один-два атома. Такие нанопроволоки начнут использовать совершенно иную физику, поскольку электроны, которые проходят через них, будут вести себя все больше и больше так, как если бы они жили в одномерном мире, а не в трехмерном.

Фактически, у ученых уже есть подобные материалы – углеродные нанотрубки и халькогениды переходных металлов (ТМС), смеси переходных металлов и элементов 16-й группы, которые могут самособираться в нанопроволоки атомарного масштаба. Проблема в том, чтобы сделать их достаточно длинными, а процесс их получения – промышленным.

Теперь команда, возглавляемая доктором Хонг Эн Лим и доцентом Ясумицу Мията из Токийского столичного университета, разработала способ изготовления длинных проводов из нанопроволок теллурида переходных металлов в беспрецедентно больших масштабах. Используя процесс, называемый химическим осаждением из паровой фазы (CVD), они обнаружили, что можно собирать нанопроволоки TMC в различных конфигурациях в зависимости от поверхности или подложки, которая используется в качестве шаблона. К примеру, нанопроволоки, выращенные на подложке кремний/диоксид кремния, образуют случайную сеть пучков; провода собираются в заданном направлении на сапфировой подложке, следуя структуре нижележащего сапфирового кристалла.

Просто изменив место выращивания, команда теперь имеет доступ к пластинам сантиметрового размера, покрытым желаемой компоновкой, включая монослои, бислои и сети пучков, все с различными приложениями. Они также обнаружили, что структура самих проводов была упорядоченной, и что их свойства, включая отличную проводимость и одномерное поведение, соответствовали теоретическим предсказаниям.

Наличие большого количества длинных высококристаллических нанопроволок обязательно поможет физикам охарактеризовать и изучить эти экзотические структуры более глубоко. Важно отметить, что это захватывающий шаг к тому, чтобы увидеть реальные применения атомарно тонких проводов в прозрачной и гибкой электронике, сверхэффективных устройствах и приложениях для сбора энергии.