Самые маленькие в мире! Токийский университет создал полупроводниковые нанотрубки диаметром 1 нанометр

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа под руководством Токийского университета (Япония) опубликовала в последнем номере журнала Science результаты своей работы, успешно получив однослойные полупроводниковые нанотрубки из дисульфида молибдена диаметром всего 1 нанометр (примерно в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса). Используя нанотрубки из нитрида бора в качестве реакционного шаблона, команда синтезировала в их узком внутреннем пространстве сверхтонкие нанотрубки с четкой атомной структурой, подтвердив теоретическое предсказание 25-летней давности об изменении ширины запрещенной зоны материалов в нанометровом масштабе. Это открывает новые пути для разработки миниатюрных электронных устройств следующего поколения.

Токийский университет, основанный в 1877 году, является ведущим японским комплексным исследовательским университетом, пользующимся международной известностью в области материаловедения, нанотехнологий и физики полупроводников. Дисульфид молибдена — это полупроводниковый материал из группы дихалькогенидов переходных металлов, обладающий регулируемой шириной запрещенной зоны и высокой подвижностью электронов, что привлекает к нему большое внимание в наноэлектронике. Нитрид бора — это широкозонный изоляционный материал, нанотрубки которого отличаются стабильной структурой и равномерным внутренним диаметром, что позволяет использовать их в качестве «нанореакторов» для выращивания других одномерных материалов.

Проводя химические реакции в ограниченном пространстве внутри нанотрубок из нитрида бора, исследовательская группа синтезировала однослойные нанотрубки из дисульфида молибдена диаметром всего 1 нанометр с четкой атомной структурой. Это ограниченное пространство позволило вырастить сверхтонкие нанотрубки, которые в противном случае было бы трудно сформировать, и способствовало упорядоченному расположению атомов, что привело к получению материала с высокой однородностью структуры. Исследование показало, что с уменьшением диаметра нанотрубок их ширина запрещенной зоны также уменьшается, что подтверждает теоретически предсказанный около 25 лет назад эффект квантового ограничения. Существующие полупроводниковые технологии с трудом сохраняют структурное совершенство при миниатюризации устройств, причем влияние дефектов значительно усиливается с уменьшением размеров; углеродные нанотрубки также сталкиваются с аналогичными проблемами контроля диаметра и однородности хиральности. Нанотрубки из дисульфида молибдена демонстрируют потенциальные преимущества в контролируемости размеров и однородности атомной структуры, что может предложить новый подход к созданию сверхминиатюрных полупроводниковых устройств с размерами каналов порядка 1 нанометра.

В настоящее время длина полученных нанотрубок составляет всего несколько сотен нанометров. На следующем этапе исследовательская группа планирует увеличить длину примерно до 1 микрометра (то есть 1000 нанометров) и попытаться применить этот метод для синтеза других неорганических нанотрубок, включая магнитные и сверхпроводящие материалы. Данный результат является прорывом в области синтеза наноматериалов и открывает новые материальные пути для будущих наноэлектронных устройств, способных превзойти ограничения традиционной кремниевой полупроводниковой технологии.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com