Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг ресурсов "УралWeb"

Rambler's Top100

Вы здесь: Главная // Аналитика

Американцы представили самый тонкий в мире провод из алмазных блоков

Добавлено: 2016-12-28, просмотров: 192



Анимация демонстрирует строительство провода из алмазных наночастиц, с которыми связаны атомы серы и меди (желтые и оранжевые шарики).

Учёные из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC научились "плести" самые тонкие в мире нити из алмазов. При этом новая разработка не имеет ничего общего с ювелирным делом.

Исследователи работали с адамантаном. Эти крошечные частицы представляют собой минимально возможный "строительный кубик" алмаза из десяти атомов углерода, в котором свободные связи занимает водород.

В природе это вещество в крайне малых концентрациях встречается в нефти, но ещё в первой половине двадцатого века химики научились синтезировать адамантан в лабораторных условиях.

За последнее десятилетие команда под руководством профессора Чжи-Сюнь Шэня (Zhi-Xun Shen) предложила несколько способов применения алмазных наночастиц в различных устройствах от электронного микроскопа до крошечных гаджетов.

На этот раз группа воспользовалась тем обстоятельством, что адамантановые блоки сильно притягиваются друг к другу, благодаря силам Ван-дер-Ваальса, и собираются в кристаллы.

Учёные соединили каждую частицу адаманта с атомом серы, а затем в специальном растворе связали с серой ион меди. Последний этап "сборки" оказался самым простым – Шэнь и его коллеги просто наблюдали, как полученные "детали" под действием молекулярного притяжения самостоятельно сближались и выстраивались в длинный провод толщиной всего в три атома.

Команда сравнивает процесс сборки тончайшего кабеля из отдельных элементов с популярным конструктором.

"Подобно деталям LEGO они подходят друг к другу только определённым образом, что определяется их размером и формой, – говорит соавтор исследования Фэй Хуа Ли (Fei Hua Li) в пресс-релизе Лаборатории. – Атомы меди и серы каждого строительного блока оказываются в середине, образуя проводящую сердцевину, а громоздкий адамантан остаётся с внешней стороны, образуя изолирующую оболочку".

Ранее Шэнь и его коллеги создавали на основе адамантана и других алмазных наночастиц, известных под названием алмазоиды (diamondoids), одномерные и двухмерные повода с добавлением кадмия, железа, цинка и серебра. Но изначально структуры росли слишком медленно, и учёные стали экспериментировать с различными растворами и другими типами молекул.

В результате им удалось подобрать ингредиенты, которые при смешивании всего за полчаса самостоятельно складываются в нанопроволоку.

С помощью новой технологии можно создавать тончайшие провода для самых разных целей. Их можно использовать в тканях, способных вырабатывать электричество и сохранять энергию, в оптоэлектронных приборах, которые используют электричество и свет, а также в создании сверхпроводников.

Учёные уже смоделировали электронные свойства полученных алмазных нанопроводов, а также исследовали их структуру и основные характеристики в лаборатории SLAC с использованием рентгеновских лучей.

Подробные результаты исследования опубликованы в издании Nature Materials.