I ricercatori hanno sviluppato il nanofilo metallico più sottile al mondo, che potrebbe essere utilizzato per miniaturizzare molti dei componenti elettronici che usiamo ogni giorno.

I ricercatori, dalle Università di Cambridge e Warwick, hanno sviluppato un filo formato da un'unica stringa di atomi di tellurio, rendendolo un vero materiale unidimensionale. Questi fili unidimensionali sono prodotti all'interno di nanotubi di carbonio estremamente sottili (CNT) – cilindri cavi fatti di atomi di carbonio. I "nanofili estremi" finiti hanno un diametro inferiore a un miliardesimo di metro - 10, 000 volte più sottile di un capello umano.

Una singola stringa di atomi è piccola quanto possono ottenere materiali basati su elementi nella tavola periodica, rendendoli potenzialmente utili per semiconduttori e altre applicazioni elettroniche. Però, queste stringhe possono essere instabili, poiché i loro atomi vibrano costantemente e, in assenza di un vincolo fisico, possono finire per trasformarsi in qualche altra struttura o disintegrarsi completamente.

Secondo i ricercatori di Cambridge, l'incapsulamento dei nanofili non è solo un metodo utile per realizzare materiali unidimensionali (1D) stabili, potrebbe essere necessario impedire loro di disintegrarsi. I ricercatori hanno anche dimostrato che è possibile alterare la forma e il comportamento elettronico dei nanofili variando i diametri dei tubi che li incapsulano. I loro risultati sono riportati sulla rivista ACS Nano .

Per rendere l'elettronica più veloce e più potente, più transistor devono essere schiacciati su chip semiconduttori. Negli ultimi 50 anni, il numero di transistor su un singolo chip è raddoppiato ogni due anni:questa è nota come legge di Moore. Però, ci stiamo avvicinando al limite di quanto piccolo possa essere un transistor prima che gli effetti quantistici associati ai singoli atomi ed elettroni inizino a interferire con il suo normale funzionamento. I ricercatori stanno attualmente studiando vari modi per stare al passo con la legge di Moore, e a sua volta tenere il passo con il nostro desiderio di più veloce, elettronica più economica e potente. I materiali unidimensionali potrebbero essere una delle soluzioni alla sfida della miniaturizzazione.

I ricercatori di Cambridge hanno utilizzato per la prima volta simulazioni al computer per prevedere i tipi di strutture geometriche che si formerebbero se gli atomi di tellurio fossero iniettati nei nanotubi, e ha scoperto che i cavi 1D potrebbero esistere in uno scenario del genere.

Dopo, test di laboratorio, utilizzando le tecniche più avanzate per la sintesi e la visualizzazione a risoluzione atomica di materiali così estremi, sono stati eseguiti dai ricercatori di Warwick per confermare le previsioni teoriche. Non solo i ricercatori sono stati in grado di "costruire" con successo cavi 1D stabili, ma hanno scoperto che cambiare il diametro dei nanotubi porta a cambiamenti nelle proprietà del tellurio.

Il tellurio si comporta normalmente come un semiconduttore, ma quando iniettato in nanotubi di carbonio e confinato in una dimensione, inizia a comportarsi come un metallo. Inoltre, mentre il confinamento previsto dai CNT può indurre cambiamenti drastici nel modo in cui si comporta il tellurio, i nanotubi stessi non interagiscono in altro modo con i nanofili di tellurio.

"Quando si lavora con materiali su scale molto piccole come questa, il materiale di interesse in genere deve essere depositato su una superficie, ma il problema è che queste superfici sono normalmente molto reattive, " ha detto Paulo Medeiros del Cavendish Laboratory di Cambridge, e il primo autore dell'articolo. "Ma i nanotubi di carbonio sono chimicamente abbastanza inerti, quindi aiutano a risolvere uno dei problemi quando si cerca di creare materiali veramente unidimensionali.

"Però, stiamo appena iniziando a capire la fisica e la chimica di questi sistemi:c'è ancora molta fisica di base da scoprire".