Из нанотрубок убрали углерод, и их стало намного больше

Исследователи из Tokyo Metropolitan University создали ряд новых одностенных нанотрубок из дихалькогенидов переходных металлов, TMD, с различным составом, хиральностью и диаметром путем шаблонирования нанотрубок из нитрида бора.

Также разработчики получили сверхтонкие нанотрубки, выращенные внутри шаблона, и успешно подобраны составы для создания семейства новых нанотрубок. Возможность синтеза разнообразных структур позволяет получить уникальные сведения о механизме их роста и новых оптических свойствах.

Углеродная нанотрубка — чудо нанотехнологии. Созданная путем сворачивания листа из атомов углерода толщиной.ю соответсвенно, в один атом, она обладает исключительной механической прочностью и электропроводностью, а также рядом других экзотических оптоэлектронных свойств, что дает возможность использовать ее в полупроводниках, выходящих за рамки эпохи кремния.

Ключевые особенности углеродных нанотрубок обусловлены тонкими аспектами их структуры. Например, подобно листу бумаги, свернутому под углом, нанотрубки часто обладают хиральностью, «рукопожатностью» своей структуры, что отличает их от зеркального отражения. Именно поэтому ученые обращают внимание на материалы, выходящие за пределы углерода, которые могут обеспечить более широкий спектр структур. В центре внимания — дихалькогениды переходных металлов (TMD), состоящие из переходных металлов и элементов 16-й группы. Мало того, что существует целое семейство таких соединений, TMD обладают свойствами, которые не наблюдаются в углеродных нанотрубках, например, сверхпроводимостью и фотоэлектрическими свойствами, когда под воздействием света возникает напряжение или ток.

Однако для того чтобы в полной мере раскрыть потенциал TMD, ученые должны иметь возможность изготавливать одностенные нанотрубки различного состава, диаметра и хиральности, что позволит изучать их индивидуальные свойства. Это оказалось непростой задачей: TMD-нанотрубки обычно формируются в концентрические многостенные структуры, где каждый слой может иметь различную хиральность. Это затрудняет выяснение, например, того, какая именно хиральность обусловливает те или иные свойства.

Теперь группа специалистов под руководством доцента Юсуке Наканиши (Yusuke Nakanishi) из Токийского университета Метрополитен (Tokyo Metropolitan University) придумала, как это сделать. Используя в качестве шаблона нанотрубки из нитрида бора, они смогли успешно вырастить целый ряд одностенных TMD-нанотрубок, добавляя в них необходимые элементы путем воздействия паров. В предыдущей работе были получены одностенные нанотрубки из сульфида молибдена.

При более детальном изучении отдельных нанотрубок они выделили целую плеяду одностенных трубок различного диаметра и хиральности. В частности, они измерили «хиральные углы» отдельных трубок, которые в совокупности с их диаметрами определяют уникальные хиральные структуры. Они впервые обнаружили, что хиральные углы нанотрубок распределены случайным образом: это означает, что им доступен весь диапазон возможных углов, что дает возможность получить новые сведения о связи между хиральностью и электронными состояниями — ключевом нерешенном вопросе в данной области. Кроме того, ультратонкие трубки размером всего в несколько нанометров росли внутри шаблона, а не снаружи — уникальная платформа для наблюдения квантовомеханических эффектов.

Изменив рецептуру, команда также смогла поменять местами металл и халькоген, получив нанотрубки из селенида молибдена, селенида вольфрама и сплава молибден-вольфрам-сульфид. Они даже создали нанотрубки с одним элементом снаружи и другим внутри — нанотрубки типа «Янус», названные так в честь двуликого бога из римской мифологии. Новые разнообразные элементы в семействе нанотрубок обещают новые смелые шаги не только в нашем понимании TMD-нанотрубок, но и того, как экзотические свойства возникают из их структур.

14.10.2023


Подписаться в Telegram



Нано

JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»

Когда молекулы облучают инфракрасным светом, о...

ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище

Потребность в устойчивых и экологичн...

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения
Астрономы СПбГУ узнали возраст одного из самых мощных метеорных потоков