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

22.09.2020Operaatiovahvistin 2D-puolijohteesta
21.09.2020Kvanttimaailma on oudompi kuin luulimme
18.09.2020Sähköisiä nanolasereista mikropiireille
17.09.2020Aurinkokennoille kaksi kerrosta on parempi kuin yksi
16.09.2020Läpi sumun ja heinäsirkkaparven
15.09.2020Fononilaser
14.09.2020Transistoreita jäähdyttäen ja pinoten
11.09.2020Kubitteja kiertäen ja kaartaen
10.09.2020Tarkempia mittauksia mutkan kautta
09.09.2020Nopeampi ja tehokkaampi energian varastointi

Siirry arkistoon »