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  • I nanofili su scala atomica possono ora essere prodotti su larga scala

    (a) Illustrazione di un nanofilo TMC (b) Deposizione chimica da vapore. Gli ingredienti vengono vaporizzati in un'atmosfera di idrogeno/azoto e lasciati depositare e autoassemblarsi su un substrato. Ristampato con il permesso del Rif. 1 Credito:Copyright 2020 American Chemical Society (ACS)

    I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno scoperto un modo per realizzare nanofili autoassemblati di calcogenuri di metalli di transizione su larga scala utilizzando la deposizione chimica da vapore. Cambiando il substrato dove si formano i fili, possono mettere a punto come sono disposti questi fili, da configurazioni allineate di fogli atomicamente sottili a reti casuali di fasci. Questo apre la strada allo sviluppo industriale nell'elettronica industriale di nuova generazione, compresa la raccolta di energia, e trasparente, efficiente, anche dispositivi flessibili.

    L'elettronica consiste nel rendere le cose più piccole:caratteristiche più piccole su un chip, Per esempio, significa più potenza di calcolo nella stessa quantità di spazio e migliore efficienza, essenziale per soddisfare le richieste sempre più pesanti di una moderna infrastruttura IT alimentata da machine learning e intelligenza artificiale. E man mano che i dispositivi diventano più piccoli, le stesse richieste sono fatte per l'intricato cablaggio che lega tutto insieme. L'obiettivo finale sarebbe un filo che è solo un atomo o due di spessore. Tali nanofili inizierebbero a sfruttare una fisica completamente diversa poiché gli elettroni che li attraversano si comportano sempre di più come se vivessero in un mondo unidimensionale, non un 3-D.

    Infatti, gli scienziati hanno già materiali come nanotubi di carbonio e calcogenuri di metalli di transizione (TMC), miscele di metalli di transizione ed elementi del gruppo 16 che possono autoassemblarsi in nanofili su scala atomica. Il problema è farli abbastanza a lungo, e in scala. Un modo per produrre nanofili in serie sarebbe un punto di svolta.

    Ora, un team guidato dal Dr. Hong En Lim e dal Professore Associato Yasumitsu Miyata della Tokyo Metropolitan University ha escogitato un modo per realizzare lunghi fili di nanofili di tellururo di metallo di transizione su scale senza precedenti. Utilizzando un processo chiamato deposizione chimica da vapore (CVD), hanno scoperto che potevano assemblare nanofili TMC in diverse disposizioni a seconda della superficie o del substrato che usano come modello. Gli esempi sono mostrati in Figura 2; in un), i nanofili cresciuti su un substrato di silicio/silice formano una rete casuale di fasci; in (b), i fili si assemblano in una direzione prestabilita su un substrato di zaffiro, seguendo la struttura del sottostante vetro zaffiro. Semplicemente cambiando dove sono cresciuti, il team ora ha accesso a wafer di dimensioni centimetriche ricoperti nella disposizione desiderata, compresi i monostrati, bilayer e reti di fasci, il tutto con applicazioni diverse. Hanno anche scoperto che la struttura dei fili stessi era altamente cristallina e ordinata, e che le loro proprietà, compresa la loro eccellente conduttività e comportamento simile a 1D, corrispondono a quelli trovati nelle previsioni teoriche.

    (a) Immagine al microscopio elettronico a scansione di nanofili cresciuti su un wafer di silicio/silice. (b) Immagine di microscopia a forza atomica di nanofili cresciuti su un substrato di zaffiro cristallino. (c) Immagine al microscopio elettronico a trasmissione a scansione di fili allineati. (d) Immagine di microscopia elettronica a trasmissione a scansione di un singolo nanofilo TMC, visto dalla fine, con illustrazione della struttura. Ristampato con il permesso del Rif. 1 Credito:American Chemical Society (ACS)

    Avendo grandi quantità di lungo, i nanofili altamente cristallini aiuteranno sicuramente i fisici a caratterizzare e studiare queste strutture esotiche in modo più approfondito. È importante sottolineare che è un passo entusiasmante verso le applicazioni del mondo reale di fili atomicamente sottili, nell'elettronica trasparente e flessibile, dispositivi ultra efficienti e applicazioni per la raccolta di energia.

    (a sinistra) (a) Illustrazione di diverse forme di TMC assemblate sui substrati. Scansione di immagini al microscopio elettronico a trasmissione della sezione trasversale di (b) un monostrato di nanofili, (c) un doppio strato di nanofili, e (d) immagine al microscopio elettronico a trasmissione di fasci 3D. Ristampato con il permesso del Rif. 1 Credito:American Chemical Society (ACS)




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