纳米管变得比纳米还小

加入我们的科学爱好者社区!

纳米管本身已经非常微小。但是,加州大学伯克利分校的研究人员已经找到一种方法,使这些碳结构变得更小。纳米管的尺寸(用于质量和化学传感器以及晶体管和振荡器)赋予了其能够实现更精确性能的特性——例如,以更高的频率振荡或提高导电性。“我们现在控制了一种重要的纳米级构建模块,我们现在可以将其整合到各种设备中,”凝聚态物理学研究生 Tom Yuzvinsky 说,他是这项研究的合著者。

先前缩小纳米管的尝试包括用电子照射微小结构。Yuzvinsky 解释说,这种轰击会由于质量损失而导致缺陷——有效地将光滑的管子变成瑞士奶酪。在新方法中,伯克利的研究人员希望利用这种质量损失,因此他们通过“向纳米管中泵入大量电流”来加热纳米管,同时对其进行照射,Yuzvinsky 说。通过纳米管的热量(其温度升高到数千度)几乎将其融化成液体。尽管结构壁中产生了缺陷,但原子处于近液态,会重新排列以填充空隙,这一过程称为退火。“你达到了一个可以重新排列成最稳定形状的点,”Yuzvinsky 说,“这是它最坚固的状态。” 纳米管两端的电气触点是固定的且未受损,科学家们使用透射电子显微镜监测进展。

在这篇论文中,该论文计划于 12 月 13 日在《美国化学学会纳米快报》上发表,作者描述了一个纳米管从直径 21.5 纳米缩小到 0.9 纳米的过程。“对于某些应用,”Yuzvinsky 指出,“你需要精确设置 [纳米管的] 直径。因此,如果你有一个机械振荡器,并且想要调整其工作频率,你需要调整振荡纳米管的刚度。而做到这一点的一个简单方法是改变直径。”


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


这个过程所需的时间取决于所用电流的大小和照射时间,Yuzvinsky 指出,并补充说,新的论文描述了在 30 分钟内缩小纳米管,尽管这个过程可能更快或更慢。伦斯勒理工学院的材料工程师 P. M. Ajayan 表示,伯克利团队能够在纳米管结构转变过程中进行“直接测量”给他留下了深刻印象。然而,他担心“由于高压电子照射与制造工艺不兼容,因此该工艺可能不适用于实际器件工程。”

目前,这种新方法一次只能缩小一个纳米管的尺寸,但 Yuzvinsky 表示该过程可以自动化。除了调整该方法以进行大规模生产外,他还表示,就其目前的形式而言,“下一个合乎逻辑的步骤是将它应用到所有地方。” 例如,他说,缩小的纳米管可以用于创建定制传感器,用于检测亚原子尺度的质量。他还指出,该过程将允许对纳米管的物理特性进行更多研究。“现在你可以预先选择直径,然后测量电子特性、机械特性、化学特性——任何你想做的。”

© . All rights reserved.