Химический наноконструктор

Используя реакцию обмена катионов, ученые научились преобразовывать нанопровода в наноинструменты

Команда инженеров из университета в штате Пенсильвания (Pennsylvania, США) смогла преобразовать простые нанопровода в универсальный материал, из которого можно собирать любые схемы. Тем самым ученые продемонстрировали совершенно новый подход к созданию самоорганизующихся химических наноструктур, которые невозможно сделать каким-либо другим путем

Konstruktor.jpg .

Используя только химические реагенты, группа исследователей, смогла преобразовать полупроводниковые нанопровода в разнообразные полезные наноматериалы, включая металлические нанополоски с периодическими полосками и полупроводниковыми наноструктурами, в чисто металлические нанопровода, радиальные гетероструктуры и пустые полупроводниковые нанотрубоки.

  • Для преобразования наноструктур на твердой стадии исследователи использовали один из двух наиболее распространенных методов – это ионный обмен. Для изменения химического состава неорганических нанокристаллов, а также для создания полупроводниковых решеточных структур была использована реакция обмена положительных или отрицательных ионов (катион / анион). Так, например, этот химический процесс превращает жесткую воду в мягкую.

Возможность в будущем применять наноматериалы в таких областях, как электроника, фотоника и бионанотехнологии является движущей силой для исследования синтетических подходов, с помощью которых можно будет контролировать и управлять химическим составом и структурой этих материалов.

  • Чтобы полностью реализовать потенциал нанотехнологий, необходимо разработать методы, с помощью которых можно будет преобразовывать нанопровода в перестраиваемые и точно контролируемые структуры (особенно в газообразном состоянии), которые будут совместимы даже при масштабировании схем нанопроводов.

Однако сборка наноматериалов, является трудоемким и дорогостоящим процессом, что препятствует их экономически эффективному производству и распространению.

Недавнее исследование в области нанотехнологий позволило ученым научиться преобразовывать наноматериалы с помощью твердофазных химических реакций в функциональные структуры, которые невозможно создать каким-либо другим путем.

  • В этом исследовании ученые превратили монокристаллический нанопровод состоящий из сульфида кадмия в контролируемую нанокомпозицию, которая включала ядро оболочки гетероструктуры, металлические полупроводниковые сверхрешетоки, монокристаллические нанотрубки и металлические нанопровода. Размеры получаемых материалов зависели от катионно-обменных реакций, температуры и газовых реагентов.
  • Этот универсальный синтетический способ, с помощью которого можно трансформировать нанопровода, открывает новые возможности для изучения размерно-зависимых явлений на наноуровне, а также он позволяет настраивать произвольные химические / физические свойства и дизайн реконфигурируемых схем.

Еще исследователи обнаружили тот факт, что скорость процесса обмена катионов определяется размером исходных нанопроводов и что этот процесс влияет на температуру конечного продукта.

«Это почти как волшебство… Один компонент полупроводниковой наноструктуры может автоматически трансформироваться в металл-полупроводник бинарной сверхрешетки, или в совершенно пустую но монокристаллическую нанотрубку или даже в чисто металлический материал», – сказал Рич Агервел (Ritesh Agarwal), ассистент профессора из Department of Materials Science and Engineering at Penn.

«Главное здесь то, что эти преобразования не могут происходить из материалов, скорость реакции которых протекает невероятно медленно или из очень маленьких нанокристаллов, скорость реакции которых протекает слишком быстро для того, чтобы ее можно было контролировать. Эти уникальные преобразования происходят в пределах от 5 до 200 нанометров, где можно очень точно управлять скоростью протекания реакции. В данный момент мы работаем с теоретиками и конструкторами над проведением новых экспериментов, с помощью которых можно будет разгадать эту "Магию» на наноуровне".

Основные открытия в этом исследовании помогут в будущем объяснить многие нанохимические явления.

  • Исследование также позволяет судить о том, как производители смогут собирать маленькие схемы с помощью электрического подключения наноструктур на основе химической самосборки.

Также исследование описывает новые возможности преобразования материалов на наноуровне с помощью инструментов и схем будущего.

  • Результаты этого исследования были опубликованы в последнем номере журнала Nano Letters.

http://news.mydiv.net/…actions.html



nikst аватар
  • Очень интересное, можно сказать, прорывное, исследование… Которое открывает новые пути построения химических наноструктур для целей электроники и других отраслей промышленности.