Цепочка из атомов меди и углерода может оказаться тончайшей металлической проволокой.

Важные новости

Цепочка из атомов меди и углерода может быть тончайшая металлическая проволока» /></p>
<p> Фото: <i>ACS Nano</i> (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c12802 </p>
<p>Исследователи из Лаборатории теории и моделирования материалов EPFL в Лозанне, входящей в состав NCCR MARVEL, использовали вычислительные методы, чтобы определить, что может быть самой тонкой металлической проволокой, а также несколько другие одномерные материалы со свойствами, которые могут оказаться интересными для многих применений.</p>
<p>Одномерные (или одномерные) материалы являются одним из наиболее интересных продуктов нанотехнологий и состоят из атомов, выстроенных в форме проводов или трубок. Их электрические, магнитные и оптические свойства делают их отличными кандидатами для применения в самых разных областях: от микроэлектроники до биосенсоров и катализа.</p>
<p>Хотя углеродные нанотрубки являются материалами, которым до сих пор уделялось наибольшее внимание, они оказались очень сложными. производить и контролировать, поэтому ученые стремятся найти другие соединения, которые можно было бы использовать для создания нанопроволок и нанотрубок с не менее интересными свойствами, но с более простыми в обращении.</p>
<p>Итак, Кьяра Чигнарелла, Давиде Кампи и Никола Марзари решили использовать компьютерное моделирование для анализа известных трехмерных кристаллов, ища те, которые—на основе их структурных и электронных свойств—выглядят так, как будто их можно легко «расслоить», по сути, сняв с них стабильную одномерную структуру. Тот же метод успешно использовался в прошлом для изучения двумерных материалов, но это первое применение к их одномерным аналогам.</p>
<p>Исследователи начали с коллекции из более чем 780 000 кристаллов, взятых из различных баз данных, найденных в литературе, и скрепленных силами Ван-дер-Ваальса — своего рода слабыми взаимодействиями, которые происходят, когда атомы находятся достаточно близко, чтобы их электроны перекрывались. Затем они применили алгоритм, который рассматривал пространственную организацию атомов в поисках тех, которые включают в себя проволочные структуры, и рассчитали, сколько энергии потребуется, чтобы отделить эту одномерную структуру от остальной части кристалла.</p>
<p> <р>«Мы специально искали металлические проволоки, которые, как предполагалось, будет сложно найти, поскольку одномерные металлы в принципе не должны быть достаточно стабильными, чтобы обеспечить отслоение», — говорит Сигнарелла, первый автор статьи. /п> <р>В конце концов они составили список из 800 одномерных материалов, из которых выбрали 14 лучших кандидатов — соединений, которые еще не были синтезированы в качестве реальных проводов, но моделирование показало их осуществимость. Затем они приступили к более детальному расчету их свойств, чтобы проверить, насколько они стабильны и какое электронное поведение от них следует ожидать.</p>
<p>Четыре материала — два металла и два полуметалла — выделились в качестве лучших самые интересные. Среди них металлическая проволока CuC2, прямая цепочка, состоящая из двух атомов углерода и одного атома меди, самая тонкая металлическая нанопроволока, стабильная при 0 К, обнаруженная на сегодняшний день.</p>
<p>«Это действительно интересно, потому что нельзя ожидать, что реальная цепочка атомов вдоль одной линии будет стабильной в металлической фазе», — говорит Сигнарелла. Ученые обнаружили, что его можно отделить от трех разных исходных кристаллов, известных из экспериментов (NaCuC2, KCuC2 и RbCuC2). Для извлечения из них энергии требуется мало, а его цепь можно изгибать, сохраняя при этом металлические свойства, что делает его интересным для гибкой электроники.</p>
<p>Другие интересные материалы найдены в исследовании, опубликованном в журнале <i>АСУ Нано</i>, включают полуметалл Sb2Te2, который из-за своих свойств может позволить изучать экзотическое состояние вещества, предсказанное 50 лет назад, но никогда не наблюдавшееся, называемое экситонными изоляторами, один из тех редких случаев, когда квантовые явления становятся видимыми в макроскопическом масштабе. Затем есть Ag2Se2, еще один полуметалл, и TaSe3, хорошо известное соединение, которое является единственным, которое уже было расслоено в экспериментах в виде нанопроволоки, и которое ученые использовали в качестве эталона.</p>
<p>Что касается будущего, Синьярелла объясняет, что группа хочет объединиться с экспериментаторами, чтобы фактически синтезировать материалы, продолжая вычислительные исследования, чтобы увидеть, как они переносят электрические заряды и как они ведут себя при разных температурах. Оба эти фактора будут иметь основополагающее значение для понимания того, как они будут работать в реальных приложениях.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Кьяра Синьярелла и др., Поиск самой тонкой металлической проволоки, <i>ACS Nano</i> (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c12802 </p>
<p><strong>Информация о журнале:</strong> ACS Nano </p>
<p> Предоставлено Национальным центром компетенции в исследованиях (NCCR) MARVEL </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости