(Phys.org) — Junhao Lin, un dottorato di ricerca della Vanderbilt University. studente e visiting scientist presso l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL), ha trovato un modo per utilizzare un fascio di elettroni finemente focalizzato per creare alcuni dei fili più piccoli mai realizzati. I fili metallici flessibili sono larghi solo tre atomi:un millesimo della larghezza dei microscopici fili utilizzati per collegare i transistor nei circuiti integrati di oggi.

Il successo di Lin è descritto in un articolo pubblicato online il 28 aprile dalla rivista Nanotecnologia della natura . Secondo il suo consigliere Socrate Pantelide, Illustre professore universitario di fisica e ingegneria presso la Vanderbilt University, e i suoi collaboratori all'ORNL, la tecnica rappresenta un nuovo entusiasmante modo di manipolare la materia su scala nanometrica e dovrebbe dare una spinta agli sforzi per creare circuiti elettronici da monostrati atomici, il fattore di forma più sottile possibile per oggetti solidi.

"Junhao ha preso questo progetto e lo ha seguito davvero, " disse Pantelide.

Lin ha realizzato i minuscoli fili da una speciale famiglia di materiali semiconduttori che formano naturalmente monostrati. Questi materiali, chiamati dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDC), sono realizzati combinando i metalli molibdeno o tungsteno con zolfo o selenio. Il membro più noto della famiglia è il bisolfuro di molibdeno, un minerale comune che viene utilizzato come lubrificante solido.

I monostrati atomici sono oggetto di notevole interesse scientifico in questi giorni perché tendono ad avere un numero di qualità notevoli, come forza e flessibilità eccezionali, trasparenza ed elevata mobilità degli elettroni. Questo interesse è stato suscitato nel 2004 dalla scoperta di un modo semplice per creare grafene, un reticolo a nido d'ape su scala atomica di atomi di carbonio che ha esibito una serie di proprietà da record, compresa la forza, conduzione elettrica e termica. Nonostante le proprietà superlative del grafene, gli esperti hanno avuto problemi a convertirli in dispositivi utili, un processo che gli scienziati dei materiali chiamano funzionalizzazione. Quindi i ricercatori si sono rivolti ad altri materiali monostrato come i TMDC.

Altri gruppi di ricerca hanno già creato transistor funzionanti e porte di memoria flash con materiali TMDC. Quindi la scoperta di come realizzare i fili fornisce i mezzi per interconnettere questi elementi di base. Accanto ai transistor, il cablaggio è una delle parti più importanti di un circuito integrato. Sebbene i circuiti integrati (chip) di oggi abbiano le dimensioni di una miniatura, contengono più di 20 miglia di cavi in ​​rame.

"Questo probabilmente stimolerà un enorme interesse di ricerca nella progettazione di circuiti monostrato, " ha detto Lin. "Poiché questa tecnica utilizza l'irradiazione di elettroni, può in linea di principio essere applicabile a qualsiasi tipo di strumento a base di elettroni, come la litografia a fascio di elettroni".

Una delle proprietà intriganti dei circuiti monostrato è la sua robustezza e flessibilità. È troppo presto per prevedere che tipo di applicazioni produrrà, ma "Se lasci andare la tua immaginazione, puoi immaginare tablet e schermi televisivi sottili come un foglio di carta che puoi arrotolare e mettere in tasca o in borsa, " ha commentato Pantelides.

Inoltre, Lin prevede che la nuova tecnica potrebbe consentire di creare circuiti tridimensionali impilando monostrati "come blocchi di Lego" e utilizzando fasci di elettroni per fabbricare i fili che collegano gli strati impilati.

La fabbricazione del nanofilo è stata effettuata presso l'ORNL nel gruppo di microscopia che era guidato fino a poco tempo fa da Stephen J. Pennycook, come parte di una collaborazione in corso Vanderbilt-ORNL che combina microscopia e teoria per studiare sistemi di materiali complessi. Junhao è uno studente laureato che persegue sia la teoria che la microscopia elettronica nella sua ricerca di dottorato. Il suo principale mentore di microscopia è stato l'ORNL Wigner Fellow Wu Zhou.

"Junhao ha utilizzato un microscopio elettronico a scansione a trasmissione (STEM) che è in grado di focalizzare un raggio di elettroni fino a una larghezza di mezzo angstrom (circa la metà delle dimensioni di un atomo) e punta questo raggio con precisione squisita, " Disse Zhu.