I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno utilizzato modelli di nanotubi di carbonio per produrre nanofili di monocalcogenuro di metallo di transizione (TMM), che sono larghi solo 3 atomi di diametro. Questi sono 50 volte più lunghi dei tentativi precedenti e possono essere studiati isolatamente, preservando le proprietà di oggetti atomicamente quasi "1D". Il team ha visto che i singoli fili si attorcigliano quando vengono perturbati, suggerendo che i nanofili isolati hanno proprietà meccaniche uniche che potrebbero essere applicate alla commutazione nella nanoelettronica.

I materiali bidimensionali sono passati dalla curiosità teorica all'applicazione nella vita reale nell'arco di meno di due decenni; l'esempio più noto di questi, grafene, costituito da fogli ben ordinati di atomi di carbonio. Sebbene siamo lontani dallo sfruttare appieno il potenziale del grafene, la sua notevole conducibilità elettrica e termica, le proprietà ottiche e la resilienza meccanica hanno già portato a un'ampia gamma di applicazioni industriali. Gli esempi includono soluzioni di accumulo di energia, biorilevamento, e persino substrati per tessuti artificiali.

Ancora, nonostante il successo del passaggio dal 3D al 2D, la barriera che separa 2D e 1D è stata significativamente più difficile da superare. Una classe di materiali noti come monocalcogenuri di metalli di transizione (TMM, metallo di transizione + elemento del gruppo 16) hanno ricevuto particolare interesse come potenziale nanofilo nella nanoelettronica di precisione. Gli studi teorici esistono da oltre 30 anni, e studi sperimentali preliminari sono riusciti anche a realizzare piccole quantità di nanofili, ma questi erano di solito impacchettati, troppo corto, miscelato con materiale sfuso o semplicemente a bassa resa, in particolare quando sono state coinvolte tecniche di precisione, ad es. litografia. Il raggruppamento è stato particolarmente problematico; forze note come forze di van der Waals costringerebbero i fili ad aggregarsi, mascherando efficacemente tutte le proprietà uniche dei cavi 1D a cui si potrebbe voler accedere e applicare.

Ora, un team guidato dall'assistente professore Yusuke Nakanishi della Tokyo Metropolitan University è riuscito a produrre grandi quantità di singoli nanofili ben isolati di TMM. Hanno usato piccoli, rotoli aperti di carbonio monostrato, o nanotubi di carbonio (CNT), modellare l'assemblaggio e la reazione di molibdeno e tellurio in fili da un vapore. Sono riusciti a produrre singoli fili isolati di TMM, che erano spessi solo 3 atomi e cinquanta volte più lunghi di quelli realizzati con i metodi esistenti. Queste "provette" CNT di dimensioni nanometriche hanno anche dimostrato di non essere chimicamente legate ai fili, preservando efficacemente le proprietà attese dai cavi TMM isolati. È importante sottolineare che hanno effettivamente "protetto" i fili l'uno dall'altro, consentendo un accesso senza precedenti a come questi oggetti 1D si comportano in isolamento.

Durante l'imaging di questi oggetti utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione (TEM), il team ha scoperto che questi fili mostravano un effetto di torsione unico quando esposti a un raggio di elettroni. Tale comportamento non è mai stato visto prima e dovrebbe essere unico per i cavi isolati. La transizione da una struttura diritta a una ritorta può offrire un nuovo meccanismo di commutazione quando il materiale viene incorporato in circuiti microscopici. Il team spera che la capacità di realizzare nanofili 1D ben isolati possa ampliare significativamente la nostra comprensione delle proprietà e dei meccanismi alla base della funzione dei materiali 1D.