Один провод — множество устройств: учёные создали ультратонкие нанопровода для электроники нового поколения


Нанопровода — это особый класс кристаллических материалов, представляющих собой ультратонкие нити. Наиболее стабильными в агрессивной среде считаются системы с одномерной наноструктурой, в которой атомы соединены прочными ковалентными связями. Несмотря на их потенциал, широкое применение одномерных нанопроводов ограничено из-за сложности их получения. До сих пор подобные структуры вручную отделяли от больших кристаллов. Это малоэффективно и не позволяет получить длинные и однородные образцы. Кроме того, провода часто разрушались при внедрении в устройство из-за хрупкости.
Исследователи из НИТУ МИСИС, Тулейнского университета и Сучжоуского университета науки и техники предложили новый метод синтеза кристаллических нанопроводов из тантала, никеля и селена. В отличие от традиционного подхода, где исходные порошки располагаются в одной точке ампулы, в новой методике они равномерно распределяются по всей её внутренней поверхности с помощью электростатической зарядки. Затем ампула нагревается, и на её стенках формируются тончайшие кристаллические нити, которые достигают длины в несколько миллиметров при толщине от 100 до 400 нанометров.
«В течение месяца проводилось наблюдение за состоянием нитей вне ампулы при комнатной температуре. В отличие от большинства наноматериалов, чувствительных к окислению, влаге и ультрафиолету, структура полученных проводов не ухудшилась. Более того, их можно механически расщеплять на ещё более тонкие нити толщиной до 7 нм, что позволяет создавать ультратонкие сенсоры и другие микроустройства. Квантово-химические расчёты подтвердили возможность получения отдельных стабильных нанопроводов, а также их полупроводниковые свойства», — сказал к.ф.-м.н. Константин Ларионов, научный сотрудник лаборатории цифрового материаловедения НИТУ МИСИС.
При взаимодействии с никелем на поверхности провода формируются стабильные и однородные контакты Шоттки. Они важны для работы фотодетекторов, солнечных элементов и других приборов, где необходима чувствительность к электрическому полю. Подробные результаты опубликованы в научном журнале Scientific Reports (Q1).
«В перспективе новая технология открывает путь к созданию электронных схем буквально на одном нанопроводе: миллиметровая нить может быть основой для многих устройств молекулярной электроники», — подытожил д.ф.-м.н. Павел Сорокин, заведующий лабораторией цифрового материаловедения НИТУ МИСИС.
Технологии
Пресс-служба НИТУ МИСИС