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设备材料

科学家造出“全球最薄”纳米线

几十年来,“摩尔定律”一直是芯片制造业界的“金科玉律”—— 当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。然而随着纳米技术逼近单原子的极限,近年来芯片行业的发展速度已经有所放缓。好消息是,剑桥和华威大学的研究人员们,已经直接跳到了“逻辑的终点”—— 将电线缩小到单原子串的宽度!

通过将碲(tellurium)注入碳纳米管,研究人员们制造出了“全球最薄”的纳米线。

其实在三维(3D)世界中,是没有纯一维(1D)或二维(2D)材料的。即使是一张薄纸片,它也是有厚度的,但为了简化思考,我们可以把石墨烯这种单原子层材料认为是只有长度和宽度。

这种“一维究极纳米线”的理念,和二维的石墨烯材料有着共通之处。它由碲元素制成,仅单原子宽高。但出于稳定性的考虑,研究人员们还是将它“禁锢”在了碳纳米管中。

不过这种单原子微观尺度也带来了一些问题,比如原子经常演绎出与照科学家设想不一致的行为。另外缺少结构束缚的话,一维材料就很容易分解掉。

论文一作 Paulo Medeiros 表示:

处理尺度如此微小的材料时,通常需要将它放在某个表面上。但问题是,这些表面通常有电抗性。

好消息是,碳纳米管在化学上相当惰性,不仅能够固定住这种一维结构,还不影响它的导电性。

然而这只是我们开始系统理解一维材料物理和化学性质的开始,仍有许多基本的物理知识等待着我们去揭开。

此外团队还发现,通过改变纳米管的直径,他们能够控制碲的其它特性。通常情况下,该元素是一种半导体。但在严格限制的条件下,它的行为就更像是一种金属了。

制造这等尺度的导线,有助于将电子电路的损耗进一步降低,给手机和可穿戴等便携设备注入更强大的性能。有关这项研究的详情,还请翻阅至近日出版的美国化学学会《纳米》(ACS Nano)期刊。

责任编辑:赵晨


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