Szwedzcy naukowcy dokonują przełomu w kontroli wzrostu nanodrutów
Naukowcy w Szwecji odkryli nowe sposoby kontroli wzrostu i struktury nanodrutów na poziomie pojedynczego atomu. Ich odkrycia, zapewniające znaczący wgląd w fizykę materiałów, pochodzą z projektu NODE (Jednowymiarowa elektronika oparta na nanodrucie), finansowanego za około 9,5 miliona euro w ramach Szóstego programu ramowego UE (6PR). Opracowanie zostało opublikowane w styczniowym wydaniu Nature Nanotechnology. Nanodruty, znane również jako druty kwantowe, to pojedyncze wiązki atomów, które produkuje się tylko w laboratoriach. Nanodruty półprzewodnikowe są m.in. obiecujące dla nanoelektroniki, ponieważ można ich używać do łączenia mikroskopijnych elementów w bardzo małych przewodach w tzw. komputerach molekularnych. Na większości materiałów półprzewodnikowych używanych w produkcji nanodrutów pojawiają się nierówności i wady podczas ich wzrostu. Usterki te mają negatywny wpływ na właściwości elektroniczne i optyczne materiału. W tych ostatnich badaniach naukowcy wykorzystali arsenek indu (InAs) - wartościowy materiał w nanoelektronice, transporcie elektronów oraz spintronice - celem ustalenia, jak można bardziej dokładnie kontrolować strukturę nanodrutów. "Dwa z kluczowych parametrów potrzebnych do kontroli struktury krystalicznej to średnica nanodrutu oraz temperatura, w której są wytwarzane" - wyjaśnił współautor Kimberly Dick z Uniwersytetu w Lund w Szwecji. "Ale w sumie jest przynajmniej od 10 do 12 różnych parametrów, które należy kontrolować podczas produkcji nanodrutów". Badacze doprowadzili do wzrostu nanodrutów mających na ogół średnicę od 10 do 100 nanometrów oraz kilka mikrometrów długości. Dokonali tego, "piekąc" materiał w postaci gazowej, używając mikroskopijnych "nasion" złota, aby rozpocząć produkcję drutu. Średnicę drutu kontrolowano poprzez zmianę wielkości nasiona. Udało im się wykazać, że możliwa jest kontrola wzrostu nanodrutów, dzięki czemu można drastycznie ograniczyć nieregularności. Ponadto, stworzyli różne struktury kryształowe tego samego materiału, różnicując temperaturę w granicach od 400°C do 480°C. Regulując wybiórczo strukturę kryształową InAs, udało im się konsekwentnie produkować bardzo mocne "supersiatki" w ramach pojedynczych nanodrutów. Naukowcy pokazali, że możliwe jest wyprodukowanie nanodrutów bez wad oraz że można "układać" różne struktury kryształowe wzdłuż pojedynczego nanodrutu. Nowe techniki, które zdaniem autorów można stosować do innych materiałów półprzewodnikowych, otwierają badaczom drzwi do opracowywania nowych funkcji dla nanodrutów. Badanie dostarcza dowodów eksperymentalnych dla szeroko omawianej teorii. "Chociaż wielu autorów proponowało strukturę kryształową zależną od średnicy", jak czytamy w opracowaniu, "taki efekt został zademonstrowany eksperymentalnie po raz pierwszy i w dodatku z wysokim poziomem kontroli". Obrazy mikroskopii elektronowej pokazują, że układ atomów w krysztale nanodrutu pasuje dokładnie do symulacji teoretycznych. Według profesora Larsa Samuelsona, również z Uniwersytetu w Lund, "uzyskane tu wyniki ustalają naszą pozycję w obszarze nauki i technologii oraz dodają wiarygodności naszym ambicjom". Autorzy mają nadzieję, że ich odkrycia doprowadzą do rozwoju w dziedzinie emisji światła i zastosowań ogniw słonecznych.
Kraje
Szwecja