Nanocsövek érintetlen állapotban összehangolva

A japán RIKEN Intézet tudósai egy új "száraz átviteli technikát" fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi az optikai minőségű szén nanocsövek pontos pozicionálását, oldószer nélkül.

száraz átviteli technika

Mivel az eszközöket egyre kisebb méretarányban kell megépíteni, a kutatók arra törekednek, hogy az anyagokat atomi szinten is megtervezzék. A japán Wakōban található RIKEN Intézet áttörése során a tudósok egy új - oldószert nem használó - "száraz átviteli technikát" fejlesztettek ki az optikai minőségű szén nanocsövek pontos pozicionálására. Munkájukat a Nature Communications című folyóiratban tették közzé.

Az először 1952-ben elméletileg megalkotott szén nanocsövek egy ígéretes anyagtípus, amely rendkívüli tulajdonságokkal - például nagyon magas hő- és elektromos vezetőképességgel, merevséggel, szilárdsággal és szívóssággal - rendelkezik. A közeljövőben lehetséges felhasználási területeik közé tartoznak az olyan alkalmazások, mint a fénykibocsátó diódák, az egyelektronos tranzisztorok vagy az egyfotonos források.

A távolabbi jövőben pedig egy űrlift fő anyagaként szolgálhatnának, lehetővé téve az alacsony költségű pályára jutást. Ezek lényegében grafénből készült csövek, amelyeket meghatározott módon tekercselnek fel. A csavarásuk módja döntő fontosságú ahhoz, hogy a kívánt tulajdonságaik kialakulhassanak. Az optimális nanocsövek létrehozásához pontosan manipulálni kell a csövek helyzetét és irányultságát, valamint a "kiralitás" nevű tulajdonságot, amely a csavarás mértékét írja le.

Nehéz azonban pontosan manipulálni ezeket a molekulákat, mivel az oldószerek vagy a magas hőmérsékleten történő kezelés elkerülhetetlenül szennyezetté teszi a nanocsöveket, ami rontja optikai jellemzőiket. E probléma megoldására a RIKEN csapata olyan módszert keresett, amellyel a nanocsöveket oldószerek használata nélkül lehet megmunkálni.

Antracénnel - egy színtelen, kristályos szénhidrogénnel (az alábbi képen) - kísérleteztek, és "állványzatként használták, hogy felvegyék a nanocsöveket, és oda vigyék, ahová akarják. Ezután hővel szublimálták az antracént, így a nanocsövek érintetlen állapotban maradtak. Kifejlesztettek egy módszert is a nanocsövek fotolumineszcenciájának megfigyelésére, amely biztosítja, hogy a kívánt optikai tulajdonságokkal rendelkező nanocsövet helyesen helyezzék el.

Ezt a "száraz" átvitelt követően a csoport tesztelte a nanocsöveket fotolumineszcencia szempontjából, és megállapította, hogy azok akár 5000-szer olyan fényesek, mint az eredeti molekula - ami megfelel az optikai eszközökhöz ideális minőségnek. Ezen túlmenően a csoport képes volt pontosan elhelyezni a nanocsöveket egy nanoméretű optikai rezonátor tetején, ami fokozta a fénykibocsátási tulajdonságokat.

"Úgy véljük, hogy ez a technológia nemcsak a szén nanocsövekből álló, kívánt tulajdonságokkal rendelkező nano-eszközök létrehozásához járulhat hozzá, hanem olyan magasabb rendű rendszerek építéséhez is, amelyek az atomrétegű anyagok és más nanoszerkezetek szabad kombinációján alapulnak" - mondta Keigo Otsuka, a RIKEN Úttörő Kutatási Klaszter munkatársa, a tanulmány első szerzője.

"Ezen túlmenően" - mondta Yuichiro Kato, a kutatócsoport vezetője - "ez a technológia hozzájárulhat a nanotechnológián túlmutató, atomi szinten meghatározott technológiák kifejlesztéséhez, amelyekben az atomi szinten pontos szerkezetű anyagokat építőelemként használjuk a meglévő anyagoktól eltérő funkciók megtervezéséhez és felépítéséhez.

#szaraz-atviteli-technika

By Admin, 2021/10/12