Самым существенным недостатком существующих технологий получения одномерных наноразмерных структур является проблема сохранения единобразия формы и размеров. Другой нерешенной проблемой является получение одномерных структур существенной длины. Оригинальный способ решения этих проблем попытался найти коллектив ученых из университета Билькент (Анкара, кое-что мы уже писали об этом методе).

Коллектив исследователей из Малой Азии предложил итерационный метод, позволяющий получить нанонити длиной до десятков метров и диаметром до десятков нанометров. В основе этого метода лежит сердечник термоэластичного материала диаметром 1 см, завернутый в подходящий полимер. Полученный «хот-дог» вытягивался в печи с образованием нанонити, чей диаметр оказывался в 25–300 раз меньше диаметра исходного цилиндра. Завернув несколько образовавшихся трубок меньшего размера снова в полимер, повторяли процедуру вытягивания в результате чего диаметр исходных нитей снова сокращался. Для получения нанонитей нанометровой толщины обычно хватало трех итераций. Варьируя полимерную «шубу» на каждом этапе, можно получить массивы нанонитей с различной структурой.

Рис. 1. Три итерации предложенного процесса. Исходный сердечник в полимерной «шубе», массив уменьшенных нитей в новой «шубе» и массив нанонитей после третьей итерации.

В качестве сердченика могут использоваться смешанные халькогениды, легкоплавкие металлы и сплавы (например, олово и его сплавы). Таким образом, даже материал, не переходящий в высокоэластичное состояние, все равно может быть вытянут в нанонить, если может расплавиться при относительно низкой температуре внутри полимерной «шубы». В данном случае величину температуры плавления (или стеклования) используемого сердечника ограничивает лишь природа используемой полимерной «шубы».

Рис. 2. Полученные нанонити. а) Нанонити As₂Se₃ b) нанонить со структурой «ядро-оболочка» As₂Se₃/ПВДФ с) Нанонити из узкощелевого полупроводника Ge₁₅As₂₅Se₁₅Te₄₅ d) нанонить со структурой «полость-оболочка» ПВДФ с толщиной стенок 20 нм.

В качестве наглядной иллюстрации практического применения получаемого массива нанонитей, авторы статьи привели результаты исследований фотопроводимости массива нанонитей селена (10000 нанонитей диаметром 190 нм каждая) в ПЭС (полиэфирсульфон). Было установлено, что фотопроводимость массива нанонитей зависит от их количества и размера.

Рис. 3. а) при нагревании аморфный селен кристаллизуется b) схематическое изображение схемы съемки фотопроводимости с) ВАХ нанонити селена в темноте и при облучении белым светом d) временная развертка фототока (зеленый нанонити после первой итерации, синий – после второй, красный – после третьей).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Mecit Yaman, Tural Khudiyev, Erol Ozgur, Mehmet Kanik, Ozan Aktas, Ekin O. Ozgur, Hakan Deniz, Enes Korkut & Mehmet Bayindir Arrays of indefinitely long uniform nanowires and nanotubes. – Nature Materials. – V.10. – P. 494–501 (2011); doi:10.1038/nmat3038.