Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia

05.02.2020

Aalto-nanoputkista-3-kerrosrakenne-300-t.jpgUudenlaisen kerrosrakenteen ytimessä on yhden atomikerroksen paksuisia hiilen nanoputkia, jonka päälle on laitettu muita nanoputkia. Uudesta materiaalista voidaan tehdä esimerkiksi aiempaa kevyempiä ja nopeampia transistoreja tietokoneisiin ja puhelimiin. 

Kansainvälinen, Tokion yliopiston johtama tutkijaryhmä on onnistunut yhdistämään kolmea erilaista materiaalia nanoputkeksi eli nanomateriaaliksi, jolla on kerroksellinen putkirakenne.

Kemiallisella höyrysaostuksella toteutettu materiaalien yhdistäminen kerroksittain mahdollistaa nanoputkien kemiallisen koostumuksen hallitsemisen, jolloin nanoputkia voidaan käyttää uusien elektroniikan materiaalien valmistamisessa.

Aalto-yliopiston fysiikan professori Esko I. Kauppisen tutkimusryhmän roolina tässä työssä oli valmistaa heidän erikoisosaamistaan eli korkealaatuisia, yksiseinäisiä hiilinanoputkia, joita käytettiin uusien nanoputkien keskellä. Sen päälle tutkijat laittoivat boorinitridistä tehdyn nanoputken ja ulommaiseksi molybdeenidisulfidisen nanoputken.

Kaikki kolme nanoputkikerrosta johtavat sähköä eri tavoin, ja yhdistämällä ne kerrosmaiseksi rakenteeksi tutkijat loivat materiaalin, jolla on ainutlaatuiset kemialliset ja sähköä johtavat ominaisuudet.

Tutkimustyö ennakoi, että kaikki nykyisen 2D-kirjaston materiaalit voitaisiin rullata yksiulotteisiksi van der Waals heterorakenteiksi ja toteuttaa ennakoimaton joukko erilaisille toiminnoille sopivia 1D-heterorakenteita.

Tutkijat raportoivat myös halkaisijaltaan viiden nanometrin heterorakenteesta, joka koostuu sisimmästä yksiseinäisestä hiiliputkesta, keskimmäisestä kolmikerroksisesta boorinitridinputkesta ja uloimmasta molybdeenidisulfidin nanoputkesta.

Seuraavaksi tutkimusryhmä alkaa kehittää sovelluksia uusille materiaaleille. Kerroksittaisista nanoputkista voidaan tehdä transistoreja, jotka ovat pienempiä ja nopeampia kuin nykyiset. Transistorissa sisin hiilinanoputki toimii puolijohteena, keskimmäinen boorinitridi toimii eristeenä ja uloimmaiseksi tarvitaan metallinen nanoputki.

”Tämä kerrosrakenne tarkoittaa aivan uudenlaisia optisia ominaisuuksia, ja sen vuoksi myös uusia optisia sovellusmahdollisuuksia. Kiinnostavimmat sovellukset ovat kuitenkin niitä, joista emme vielä edes tiedä”, Esko Kauppinen toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin

Värillisiä ja jäädyttäviä nanoputkia

17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaimille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua

Siirry arkistoon »