Созданы медные нанопровода с «алмазной» изоляцией диаметром в три атома

Провода будущего.

Группа ученых-физиков из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США создала токопроводящие нанопровода диаметром всего в три атома, используя для этого мельчайшие частицы алмазов — адамантаны (diamondoids).

Созданы алмазные нанопровода диаметром всего в три атома

Иллюстрация показывает гексагональный кластер собранный из 7 нанопроводов. Каждый провод имеет электропроводящий сердечник из атомов меди и серы (коричневые и желтые сферы), окруженный изоляционной оболочкой

Интересно, что при этом каждый такой провод имеет «алмазную» изоляцию, обеспечивающую высокую прочность и защиту от короткого замыкания. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Materials, кратко о нем сообщает пресс-релиз Национальной ускорительной лаборатории SLAC.

Отличительной особенностью разработанной учеными методики является то, что провода собирают себя сами и процесс этот очень прост. Ученые используют ассоциацию со сборкой конструктора LEGO.

«Мы показали, как можно получать крошечные, проводящие нити минимально возможного диаметра, которые при этом являются самособирающимися. Процесс изготовления этих проводов прост и представляет собой одностадийный синтез. Нужно лишь смешать вместе ингредиенты и все будет готово уже через полчаса», — описывает разработку Хао Ян (Hao Yan), научный сотрудник Стэнфорда и ведущий автор исследования.

В рамках эксперимента ученые использовали взвесь кристаллов адамантана, полученную из нефти, добываемой в штате Арканзас. Дело в том, что нефть в этом районе содержит все необходимые для выращивания «алмазных» нанопроводов примеси. Само собой, не обошлось без соответствующей процедуры очистки нефти от лишних примесей.

Созданы медные нанопровода с «алмазной» изоляцией диаметром в три атома

Самосборка провода из сульфида меди. Желтые шарики — сера, красные — медь. Серые каркасы — адамантан

Авторы присоединили к кристаллам адамантана серу и поместили все это в раствор, содержащий медь, которая уже самостоятельно связывалась с серой. В результате такие структуры за счет самосборки адамантана соединялись друг с другом, образуя тончайшие нанопровода с проводящим «ядром» из атомов серы и меди – и изолирующей углеродной, «алмазной» оболочкой.

В своих опытах с самосборкой трехатомных нанопроводов помимо меди ученые использовали и другие металлы – такие как кадмий, цинк, золото и серебро – и различные заменители адамантана, например, карбораны. Путем подмены ингредиентов можно синтезировать структуры с разными свойствами, подходящие для разных сфер применения. Одни подойдут для освещения, другие – в улавливании энергии Солнца, третьи – для пьезоэлектричества.

По словам одного из авторов исследования, с этой технологией легко получить одежду, способную самостоятельно вырабатывать энергию.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.