Aktualności

Złoto znamy jako materiał o właściwościach przewodzących, szeroko stosowany jako łącznik w urządzeniach elektronicznych. Ze zmniejszeniem się ich rozmiaru i wzrostem mocy, stosowane materiały także się zmniejszyły. Idąc dalej w rozwoju szeroko rozumianej elektroniki, badacze z Michigan Technological University zagłębili się w fizykę kwantowego przetwarzania danych i niecodziennych zachowań złota w mechanice kwantowej.

Plan zakłada utworzenie półprzewodnikowego złota w formie kropek kwantowych, których przerwa energetyczna, tworzy się poprzez kwantowe uwięzienie (ang.
Quantum confinement). Jest to efekt kwantowy w którym materiały zachowują się jak atomy, kiedy ich rozmiar staje się tak mały, że osiąga rozmiary molekularne. Wówczas przerwa energetyczna dostosowana byłaby atom po atomie. Artykuł na ten temat opublikowany niedawno w ACS Nano, przedstawia mechanizm łączenia kropek złota atom po atomie.

Profesor fizyki uniwersytetu w Michigan, autor artykułu, wyjaśnia, że za pomocą skaningowego, transmisyjnego mikroskopu elektronowego (STEM) obserwowane jest zachowanie złota (manipulacja kropek kwantowych złota na poziomie atomowym) w zadanych przez zespół warunkach. Wysoka energia wiązki elektronowej STEM pozwala badaczom na obserwację ruchów atomów w czasie rzeczywistym. Dodatkowo obraz pokazuje, jak atomy złota wchodzą w interakcję z powierzchnią nanorurek z azotku boru. Najprościej ujmując, atomy złota ślizgają się wzdłuż powierzchni nanorurki. Dalej – stabilizują się wznosząc tuż nad powierzchnią heksagonalnego plastra miodu nanorurki z azotku. Jest to powiązane z tak zwanym energetycznym selektywnym osadzaniem.

W laboratorium, zespół używa uszeregowanych nanorurek z azotku boru i przepuszcza przez nie mgłę zawierającą złoto. Powierzchnia nanorurki azotku boru sama z siebie jest gładka. Nie ma, więc defektów na powierzchni i jest to staranne ułożenie w kształcie plastra miodu. Nanorurki są chemicznie inertne i nie ma żadnego fizycznego wiązania pomiędzy nanorurką i atomami złota. Dlatego atomy złota w tej mgle albo przyczepiają się jako wielowarstwowe nanocząsteczki albo odbijają się od nanorurki. Jednak niektóre zawierające większą energię zawieszają się wzdłuż obwodu nanorurki i stabilizują. Następnie zaczynają łączyć się w pojedyncze warstwy z kwantowych kropek złota. Zespół pokazuje, że złoto preferencyjnie osadza się za cząstkami złota które się ustabilizowały.

Poszukiwanie nowych materiałów dla przyszłej elektroniki i kwantowego przetwarzania danych prowadziło badaczy wieloma ścieżkami. Badacze liczą, że demonstrując efektywność złota, zainspirują innych do zwrócenia uwagi na inne metaliczne monowarstwy w skali atomowej. Następnym krokiem zespołu jest dalsza charakteryzacja i tworzenie urządzeń dla pokazania takiej elektroniki z zastosowaniem monowarstwy metalu. Możliwe jest, że pojedyncze warstwy atomów metali mogą zmienić przyszłość całego świata elektroniki, co zaoszczędzi bardzo dużo materiałów oraz energii procesów produkcyjnych.

Źródło tekstowe: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=55604

Źródło grafiki:

Redaktor: Jagoda M. Wierzbicka