В Стэнфорде созданы медные нанопровода с «алмазной» изоляцией диаметром всего в три атома

В Стэнфорде созданы медные нанопровода с «алмазной» изоляцией диаметром всего в три атома

Группа ученых-физиков из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США создала токопроводящие нанопровода диаметром всего в три атома, используя для этого мельчайшие частицы алмазов — адамантаны (diamondoids). Интересно, что при этом каждый такой провод имеет «алмазную» изоляцию, обеспечивающую высокую прочность и защиту от короткого замыкания. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Materials, кратко о нем сообщает пресс-релиз Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Отличительной особенностью разработанной учеными методики является то, что провода собирают себя сами и процесс этот очень прост. Ученые используют ассоциацию со сборкой конструктора LEGO.

«Мы показали, как можно получать крошечные, проводящие нити минимально возможного диаметра, которые при этом являются самособирающимися, – описывает разработку Хао Ян, научный сотрудник Стэнфорда и ведущий автор исследования. – Процесс изготовления этих проводов прост и представляет собой одностадийный синтез. Нужно лишь смешать вместе ингредиенты и все будет готово уже через полчаса».

Самосборка провода из сульфида меди. Желтые шарики — сера, красные — медь. Серые каркасы — адамантан.

В рамках эксперимента ученые использовали взвесь кристаллов адамантана, полученную из нефти, добываемой в штате Арканзас. Дело в том, что нефть в этом районе содержит все необходимые для выращивания «алмазных» нанопроводов примеси. Само собой, не обошлось без соответствующей процедуры очистки нефти от лишних примесей. Авторы присоединили к кристаллам адамантана серу и поместили все это в раствор, содержащий медь, которая уже самостоятельно связывалась с серой. В результате такие структуры за счет самосборки адамантана соединялись друг с другом, образуя тончайшие нанопровода с проводящим «ядром» из атомов серы и меди – и изолирующей углеродной, «алмазной» оболочкой.

В своих опытах с самосборкой трехатомных нанопроводов помимо меди ученые использовали и другие металлы – такие как кадмий, цинк, золото и серебро – и различные заменители адамантана, например, карбораны. Путем подмены ингредиентов можно синтезировать структуры с разными свойствами, подходящие для разных сфер применения. Одни подойдут для освещения, другие – в улавливании энергии Солнца, третьи – для пьезоэлектричества.

По словам одного из авторов исследования, с этой технологией легко получить одежду, способную самостоятельно вырабатывать энергию.

Источник: phys.org, nature, naked-science