Nano Letters: Ученые научились делать нанотрубки, направленные в одну сторону

Впервые создали нанотрубки из дисульфида вольфрама, которые при формировании направлены в одну и ту же сторону, исследователи из Токийского столичного университета.

Они использовали сапфировую поверхность в тщательно контролируемых условиях для формирования массивов нанотрубок из дисульфида вольфрама, каждая из которых состоит из свернутых нанолистов, с помощью химического осаждения из паровой фазы. Разработанный командой метод решает давнюю проблему беспорядочной ориентации нанотрубок в собранных количествах, обещая реальное применение экзотической анизотропии одиночных нанотрубок в устройствах.

Результаты опубликованы в издании Nano Letters.

Нанотрубки состоят из листов атомов, свернутых в наноразмерную трубку, превращающую двумерный лист в одномерный. Известно, что они обладают широким спектром свойств, которые зависят от того, как соприкасаются концы листа. Например, углеродные нанотрубки могут быть проводящими или полупроводящими в зависимости от того, остается ли в структуре трубки «изгиб» при сворачивании нанолиста.

С другой стороны, нанотрубки из дисульфида вольфрама состоят из нанолистов, свернутых в несколько раз для создания наноструктуры, напоминающей швейцарский валик. Интересно, что они всегда остаются полупроводниковыми, независимо от того, как они свернуты, что делает их главным кандидатом для применения в полупроводниковых устройствах. Однако при всех желаемых свойствах одиночных нанотрубок дисульфида вольфрама реальные устройства требуют собранного количества нанотрубок в одном и том же месте.

Этого можно добиться, но с одним существенным условием: они обычно направлены в случайные стороны. Это, как известно, пагубно сказывается на таких свойствах, как подвижность носителей, что напрямую влияет на их полезность в устройствах. Любые уникальные оптические свойства также маскируются. Какими бы интересными ни были свойства одиночных нанотрубок, зависящие от направления, свойства множества нанотрубок не будут отражать их, поскольку они состоят из беспорядочной кучи.

Теперь команда под руководством профессора Казухиро Янаги из Токийского столичного университета разработала новую методику, которая может решить эту давнюю проблему. Они использовали сапфировую подложку со специфической кристаллической плоскостью, выходящей на поверхность, обеспечивая шаблон, на котором можно выращивать нанотрубки. Газы, содержащие вольфрам и серу, подавались на подложку с точной скоростью и температурой, что позволило химическому осаждению из паровой фазы сформировать на поверхности многостенные свернутые нанотрубки из дисульфида вольфрама.

При правильных условиях они заметили, что все нанотрубки направлены вдоль определенного кристаллографического направления. Это первый случай выращивания массивов нанотрубок из дисульфида вольфрама.

Команда продемонстрировала, что массивы нанотрубок сохраняют экзотические, анизотропные свойства одиночных нанотрубок, в частности, взаимодействие со светом. Они считают, что их методика позволит использовать нанотрубки из дисульфида вольфрама в реальных устройствах, которые в полной мере используют их экзотические электрические и оптоэлектронные свойства.

Ранее ученые заявили, что углеродные нанотрубки удваивают рост клеточных культур.

14.12.2024