《铜原子和碳原子链可能是最细的金属线》

  • 来源专题:关键矿产
  • 编译者: 欧冬智
  • 发布时间:2024-06-12
  • EPFL洛桑分校材料理论与模拟实验室的研究人员,MARVEL国家中心的一部分,利用计算方法确定了可能是最薄的金属线,以及其他几种具有潜在应用价值的一维材料。一维(或1-D)材料是纳米技术中最引人注目的产物之一,由排列成线或管状的原子组成。它们的电学、磁学和光学特性使其成为从微电子到生物传感器再到催化等各种应用领域的良好候选材料。

  • 原文来源:https://phys.org/news/2024-06-chain-copper-carbon-atoms-thinnest.html
相关报告
  • 《用于碳基计算机的碳金属线完整工具箱》

    • 来源专题:后摩尔
    • 编译者:Lightfeng
    • 发布时间:2020-10-05
    • 加州大学伯克利分校的研究团队打造出了完全由碳制成的金属线,这是制造碳基电路工具箱中的最后一个工具,为进一步开展研究以建立碳基晶体管奠定了基础,加速了碳基计算机的实现。 金属线可在设备之间传递电流,如用于连接计算机芯片中晶体管的金属通道,并使晶体管内的半导体元件相互连接。研究小组正在努力实现用石墨烯纳米带制造半导体和绝缘体,石墨烯纳米带是一维窄的一维原子厚的石墨烯带,这种结构完全由碳原子组成,排列成相互连接的六角形,类似于鸡肉线。金属石墨烯纳米带具有可与2D石墨烯本身的电导率相媲美的特性。 新的碳基金属也是石墨烯纳米带,但设计时要注意全碳晶体管中半导体纳米带之间的导电电子。金属纳米带是通过将它们由较小的相同构造块组装而成的:采用自下而上的方法。每个结构单元均贡献一个电子,该电子可沿纳米带自由流动。 在这项新工作中,研究者使用类似的技术将纳米带的短段缝合在一起,以创建一条数十纳米长,仅几纳米宽的导电金属线。 纳米带是化学产生的,并使用扫描隧道显微镜在非常平坦的表面上成像。简单的加热就可以使分子发生化学反应,并以正确的方式结合在一起。组装完成后,新的纳米带的电子状态就是一种金属,如预测的那样,每个部分都贡献一个导电电子。 使用化学产生了微小的变化,即每100个原子中只有一个化学键发生了变化,但是这将纳米带的金属性提高了20倍。
  • 《未来材料——拉扯就可以改变导电性的碳原子线》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-09-22
    • 碳炔(卡宾,亦有译作“卡拜”,“线型碳”),由单链的碳原子连接而成,为目前理论上已知最硬的材料。 最近科学家透过理论计算预测,这种新颖材料除了硬,还具备特殊的导电性质,可以由拉扯从导体变成半导体甚至是绝缘体! 碳炔是由线型的碳原子排列而成,每个碳可以提供4个价电子来与周围的原子形成共价键,欲形成直链的话,理论上在两两碳原子间的键数可以是2:2(碳原子间都是双键)或者是1:3(以单键 - 参键 - 单键 - 参键??交错排列),当碳炔处在弛豫态(放松的状态,在此意指不受任何其他外力限制或场影响的状态)时,每组碳碳键几乎是等长,且具备导体的性质。看到这里,你可能会直觉地认为碳碳间应该都是以双键连接,客官且慢,先别那么快下结论!根据派尔斯不稳定性理论(Peieris不稳定),一维的无限长分子串会倾向于变成一长一短的键结来降低总能,那为什么还会说碳炔是等长的呢?原因在于分子并非处在一个静止不动的稳定态,原子的相对位置会振动(在不同键长出现的机率可透过分子的位能面决定)而使键长变化「模糊」。当碳碳键结构在1:3和3:1两种低位能形式间变换(出现机率相同),若是两者间的位能障碍不大,则碳碳键的振动波涵数(核振动波函数),便可以脚踏两条船,分布在1:3和3:1中间的位置上,而不会集中在两个最低位能点,导致我们观测到等长的结果。 莱斯大学(Rice大学)的鲍里斯一Yakobson团队透过理论模拟来研究碳炔[1],他们将碳炔拉长后计算其导电性质。结果显示,当碳炔被拉长,其碳碳键会趋向于变得不等长(因为1:3和3:1的键结结构间的位能障碍变高,使得碳碳原子振动无法简单越过能障,不能脚踏两条船,只能分布在其中ㄧ种情形(见上图右)),价电子带到导电带的能量间距(带隙)也会被拉大,令碳炔变得更不易导电,此外,在考虑其导电性时,碳炔两端怎么连接到电极也会对结果产生影响。研究者之一的Artyukhov说道:「在这项研究前,大部份人都认为碳炔应该稳定处在一长一短的键结结构,维持绝缘体的状态,而我们的理论考虑了原子振动带来的不确定性,使得零点振动成为与派尔斯不稳定性竞争的变因,抵消了派尔斯不稳定性造成的键长不等距情形」。藉由调整施予碳炔的张力,我们可以控制这两个因素的竞争,调整其导电性,让它从导电相转移到半导体相。 目前,碳炔在合成上仍存在许多技术问题,使得对碳炔的研究大都停留在理论阶段,应用层面也还无法有效发展。未来有一天,若是碳炔可以成功量产化,其坚硬的性质和特殊的导电变化,将有巨大潜力应用到电子或是其他产业上!