Ученые используют поверхностно-активные вещества, чтобы сделать «инертный»

Диспергирование нанотрубок нитрида бора помогает выявить экзотические свойства новых 1D-материалов

Токийский столичный университет

изображение: Химическое осаждение дисульфида молибдена из паровой фазы на хорошо изолированную нанотрубку из нитрида бора создает коаксиальную структуру нанотрубки.посмотреть больше

Фото: Токийский столичный университет.

Токио, Япония – Исследователи из Токийского столичного университета использовали поверхностно-активное вещество для диспергирования изолирующих нанотрубок нитрида бора и нанесения их на поверхности без образования связок. Команда продемонстрировала, что термическая обработка может удалить поверхностно-активное вещество и обнажить чистые наноразмерные шаблоны; Затем химическое осаждение из паровой фазы могло бы сформировать коаксиальные нанотрубки на шаблоне с использованием ряда материалов. Возможность наносить нанотрубки на «инертные» изолирующие структуры дает ученым беспрецедентный доступ к свойствам новых материалов нанотрубок.

Прорывы в нанотехнологиях облегчили нанотрубки и нанолисты ученым-материаловедам. Но изучать их изолированно далеко не легко. Поскольку они часто поставляются в комплекте или вместе, сложно выявить экзотические оптические и электронные свойства, обусловленные их уменьшенной размерностью.

Недавняя работа показала, что нанотрубные материалы можно выращивать на поверхности углеродных нанотрубок, обеспечивая хорошо разделенные структуры, которые потенциально можно охарактеризовать. Но углеродные нанотрубки обладают проводящими свойствами и сильно поглощают свет, из-за чего трудно отличить электрические и оптические свойства материала с покрытием от свойств исходной нанотрубки.

Теперь команда под руководством доцента Юсуке Наканиси, доцента Ёхея Ёмогиды и доцента Ясумицу Мията из Токийского столичного университета вместо этого использовала изолирующие нанотрубки из нитрида бора (BN) в качестве шаблонов для выращивания нанотрубок. Это непростая задача: нанотрубки нитрида бора общеизвестно липкие. Хотя их можно диспергировать с помощью поверхностно-активного вещества, которое помогает удерживать пробирки отдельно, неясно, можно ли удалить поверхностно-активное вещество, чтобы получить чистый шаблон. Теперь команда успешно нашла поверхностно-активное вещество, которое не прилипает к трубкам; они также отточили термообработку в вакууме, которая оставляет чистые, хорошо изолированные шаблоны изолирующих нанотрубок.

Используя химическое осаждение из паровой фазы, на шаблоны можно наносить различные материалы. Новая трубка наматывается на оригинальные трубки BN, образуя нечто похожее на наноразмерный коаксиальный кабель. Важно отметить, что, поскольку BN является изоляционным материалом, электрические свойства любого материала с покрытием можно изучать с беспрецедентной глубиной. Сюда входит свойство, известное как хиральность, «направленность» структуры атомов в нанотрубке, которая порождает целый ряд экзотических электронных свойств.

В принципе, команда считает, что их «нано-пробирки» можно использовать для выращивания целого ряда различных материалов. Они уже добились успеха с дисульфидом молибдена и углеродом, и есть возможности для еще многих проектов. Добавьте к этому оптическую и электрическую инертность их шаблона BN, и их новая платформа обещает не только открытие материалов, но и неограниченный доступ к их экзотическим физико-химическим свойствам.

Эта работа была поддержана номерами грантов JSPS KAKENHI JP19H02543, JP19K15392, JP20H00220, JP20H02572, JP20H02573, JP20H02605, JP20KK0114, JP21H05232, JP21H05234, JP22H00. 280, JP22H00283, JP22H01911, JP22K04886, JP22H04957, JP22H05468 и JP22H05469, номера грантов JST CREST JPMJCR17I5, JPMJCR20B1, и JPMJCR20B5, а также номер гранта программы JST FOREST JPMJFR213X.

АСУ Нано

10.1021/acsnano.2c06067

Выделение нанотрубок нитрида бора малого диаметра с помощью поверхностно-активных веществ для формования одномерных ван-дер-ваальсовых гетероструктур

4 октября 2022 г.

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.