Los nanocables ahora se pueden producir a escala atómica a gran escala

TOKIO, Japón – Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han descubierto un método para fabricar nanocables autoensamblados a partir de calcogenuros de metales de transición. Extensamente Usando deposición de vapor químico. Al cambiar el sustrato donde se forman los cables, pueden ajustar cómo están dispuestos estos cables, desde configuraciones compatibles de paneles atómicamente delgados hasta redes aleatorias de vigas. Esto allana el camino para la expansión industrial de la electrónica industrial de próxima generación, incluida la recolección de energía, dispositivos transparentes, eficientes e incluso flexibles.

La electrónica se trata de hacer las cosas más pequeñas. Las características más pequeñas en el chip, por ejemplo, significan más potencia de cómputo en el mismo espacio y una mejor eficiencia, lo cual es esencial para alimentar las demandas cada vez mayores de una infraestructura de TI moderna respaldada por el aprendizaje automático y la inteligencia artificial. Y a medida que los dispositivos se hacen más pequeños, se hacen los mismos requisitos con los complejos cables que unen todo. El objetivo final sería un cable de solo uno o dos átomos de espesor. Estos nanocables comenzarán a beneficiarse de una física completamente diferente porque los electrones que viajan a través de ellos se comportan cada vez más como si vivieran en un mundo unidimensional, no en un mundo tridimensional.

De hecho, los científicos ya poseen materiales como nanotubos de carbono y calcogenicidas de metales de transición (TMC), una mezcla de metales de transición y ensamblaje de 16 elementos que pueden autoensamblarse en nanocables a escala atómica. El problema es hacerlo lo suficientemente largo y ancho. El método de producción en masa de nanocables será un cambio de juego.

Ahora, un equipo dirigido por el Dr. Hong In Lim y el profesor asociado Yasumitsu Miyata de la Universidad Metropolitana de Tokio ha ideado un método para fabricar cables largos a partir de nanocables metálicos de transición a grandes escalas sin precedentes. Usando un proceso llamado deposición química de vapor (CVD), encontraron que podían ensamblar nanocables TMC en diferentes arreglos dependiendo de la superficie o Sustrato Usan como modelo. En la Figura 2 se muestran ejemplos; En (a), los nanocables implantados sobre un sustrato de silicio / sílice forman una red aleatoria de haces; En (b), los alambres se agrupan en una dirección específica en una capa de zafiro, siguiendo la estructura del cristal de zafiro básico. Una vez que cambian su ubicación de crecimiento, el equipo ahora puede acceder a chips de tamaño centimétrico cubiertos en el orden que deseen, incluidas monocapas, bicapas y redes de haces, todos con diferentes aplicaciones. También encontraron que la estructura del alambre en sí era altamente cristalina y ordenada, y que sus propiedades, incluida una excelente conductividad y comportamiento unidimensional, coincidían con las de las predicciones teóricas.

La presencia de grandes cantidades de nanocables largos y altamente cristalinos sin duda ayudará a los físicos a caracterizar y estudiar estas extrañas estructuras con mayor profundidad. Y lo que es más importante, es un paso emocionante para ver las aplicaciones del mundo real de los cables delgados atómicos en aplicaciones de electrónica transparente y flexible, instrumentación ultraeficiente y agregación de potencia.

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1. Lim, HE; Nakanishi, Y. Liu, zi. Bo, J; Maruyama, M. Endo, T. Ando, ​​Si; Shimizu, H. Yanagi, K. Okada, S. Takenobu, T. Miata, Y. El crecimiento a escala de obleas de nanocables de telururo de metal de transición unidimensionales. Nano-iluminado. [Online early access]. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03456. Publicado en línea: 13 de diciembre de 2020. https: //Barras.acs.Ciervo /Sonido /10.1021 /acs.Nanolita.0c03456 (Consultado el 13 de diciembre de 2020).

Este trabajo fue apoyado por JST CREST Grants (JPMJCR16F3, JPMJCR17I5), Japan Society for the Advancement of Science (JSPS) KAKENHI Grants-in-Aid for Scientific Research (B) (JP18H01832, JP19H02543, JP20H02572, JP1515H02573), Young Scientists 381519 (Jóvenes científicos) ), Investigación científica en áreas innovadoras (JP20H05189, JP26102012), Investigación especialmente promovida (JP25000003), Investigación difícil (exploratoria) (19K22127), Investigación científica (A) (JP17H01069), Subvenciones de Murata Science Foundation (2019), H31- 068) y Keirin Autorace Corporation de Japón (2020M-121). Este trabajo se realizó en parte en la Instalación de Procesamiento a Nanoescala AIST con el apoyo del «Programa de Plataformas de Nanotecnología» del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT), Japón. Concesión número JPMXP09F19008709 y 20009034.