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

08.04.2020Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin
07.04.2020Yhdistetty optinen lähetin ja vastaanotin
06.04.2020Parannuksia orgaanisille aurinkokennoille
03.04.2020Energian keruuta terahertsiaalloista
02.04.2020Sähkökentistä sähköä IoT-antureille
01.04.2020Kaksiseinäisillä nanoputkilla on elektro-optisia etuja
31.03.2020Uudenlaista kemiaa litiumakuille
30.03.2020Kohti hakkeroimatonta kvantti-internettiä
28.03.2020Luvassa uusi läpimurto kvanttitietotekniikassa
27.03.2020Kohti tehokkaampaa elektroniikkaa

Siirry arkistoon »