《从2D到1D:使用碳纳米管模板的原子准'1D'线》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-04-28
  • 东京都立大学的研究人员使用碳纳米管模板生产过渡金属单硫化物(TMM)的纳米线,其直径仅为3个原子。这些比以前的尝试长50倍,可以单独研究,保留原子准“1D”物体的特性。该团队发现单线在受到扰动时扭曲,表明孤立的纳米线具有独特的机械性能,可能适用于纳米电子的切换。

    在不到二十年的时间里,二维材料已经从理论上的好奇心转变为现实生活中的应用;最着名的例子是石墨烯,由有序的碳原子片组成。虽然我们远未充分利用石墨烯的全部潜力,但其卓越的导电性和导热性,光学性能和机械弹性已经导致了广泛的工业应用。实例包括能量储存溶液,生物传感,甚至用于人造组织的基质。

    然而,尽管从3D到2D的成功过渡,分离2D和1D的屏障仍然难以克服。被称为过渡金属单卤化物(TMM,过渡金属+第16族元素)的一类材料作为精密纳米电子学中的潜在纳米线受到特别关注。理论研究已经存在了30多年,并且初步的实验研究也成功地制造了少量的纳米线,但是这些通常是捆扎的,太短的,与块状材料混合或者仅仅是低产率,特别是当涉及精密技术时,例如光刻。捆绑特别成问题;被称为范德瓦尔斯力的力量将迫使导线聚集,有效地掩盖人们可能想要访问和应用的1D导线的所有独特属性。

    现在,由东京都立大学助理教授Yusuke Nakanishi领导的团队成功地生产了大量隔离良好的TMM单纳米线。他们使用微小的,开放式的单层碳或碳纳米管(CNT)卷来模拟钼和碲的组装以及从蒸汽中导入电线的过程。他们成功地生产了TMM的单根隔离线,其仅有3个原子厚度,比使用现有方法制造的那些长50倍。这些纳米尺寸的CNT“试管”也显示出不与导线化学结合,有效地保留了隔离TMM导线所期望的性能。重要的是,它们有效地“保护”了相互之间的电线,允许前所未有地访问这些1D对象的隔离行为。

    在使用透射电子显微镜(TEM)对这些物体进行成像时,研究小组发现这些导线在暴露于电子束时表现出独特的扭曲效应。以前从未见过这种行为,并且预计这种行为对于隔离电线是独特的。当材料结合到微观电路中时,从直的到扭曲的结构的过渡可以提供新颖的切换机制。该团队希望能够制造隔离良好的1D纳米线可以显着扩展我们对1D材料功能背后的性质和机制的理解。

    ——文章发布于2019年4月20日

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