Исследователи получили нанопроволоки из монохалькогенида переходного металла, диаметр которых составляет всего 3 атома. Предполагается, что эти нанопроволоки обладают уникальными механическими свойствами, которые можно применять для новых  механизмов переключения в наноэлектронике.

Исследователи из Токийского университета Метрополитен использовали углеродные нанотрубки как прототип для получения нанопроволок из монохалькогенида переходного металла (англ. transition metal monochalcogenide, ТММ), диаметр которых составляет всего 3 атома. Они получились в 50 раз длиннее, чем при предыдущих попытках, и их можно изучать отдельно, сохраняя свойства атомарно квазиодномерных объектов. Команда увидела, что одиночные провода скручиваются при возмущении, предположив, что изолированные нанопроволоки обладают уникальными механическими свойствами, которые можно применять для переключения в наноэлектронике.

Двумерные материалы перешли от теоретического обоснования к реальному применению в течение менее двух десятилетий; самый известный пример этого, графен, состоит из хорошо упорядоченных листов атомов углерода. Хотя мы далеки от полного использования потенциала графена, его замечательная электрическая и теплопроводность, оптические свойства и механическая упругость уже привели к широкому спектру промышленных применений. Примеры включают в себя материалы для накопления энергии, биосенсоры и даже субстраты для искусственной ткани.
 

Тем не менее, несмотря на успешный переход от 3D к 2D, барьер, разделяющий 2D и 1D, преодолеть значительно сложнее. Класс материалов, известных как монохалькогениды переходных металлов (ТММ, переходный металл + элемент группы 16), вызвал особый интерес в качестве потенциальной нанопроволоки в прецизионной наноэлектронике. Теоретические исследования продолжаются уже более 30 лет, и предварительные эксперименты также позволили получить небольшие количества нанопроволоки, но они обычно были слишком коротки, смешаны с объемным материалом или просто с низким выходом, особенно когда использовались точные методы, например, литография. Силы, известные как силы Ван-дер-Ваальса, заставили бы агрегировать провода, маскируя все уникальные свойства 1D-проводов, которые можно было бы применить.

Теперь команда во главе с доцентом Юсуке Наканиши из Токийского столичного университета преуспела в производстве больших количеств хорошо изолированных одиночных нанопроводов ТММ. Они использовали крошечные открытые рулоны из однослойного углерода или углеродных нанотрубок (УНТ) для прототипирования сборки и внедрения молибдена и теллура в провода из пара. Им удалось изготовить одиночные изолированные провода ТММ, которые были толщиной всего 3 атома и в пятьдесят раз длиннее, чем те, которые были изготовлены с использованием существующих методов. Было также показано, что углеродные нанотрубки не связаны химически с полученными проводами, эффективно сохраняя свойства полученных изолированных проводов TMM. Важно отметить, что они эффективно «защищали» провода друг от друга, предоставляя беспрецедентный доступ к тому, как эти одномерные объекты ведут себя изолированно.

При изучении этих объектов с помощью просвечивающей электронной микроскопии ученые обнаружили, что полученные провода демонстрируют  уникальный эффект скручивания при воздействии электронного пучка. Такое поведение никогда раньше не наблюдалось, и ожидается, что оно будет уникальным для изолированных проводов. Переход от прямой к витой структуре может привести к новому механизму переключения, когда материал включен в микроскопические схемы.

Команда надеется, что способность создавать хорошо изолированные 1D-нанопроволоки может значительно расширить наше понимание свойств и механизмов, лежащих в основе функций 1D-материалов.
 

Источник