Le tellure enfermé dans des nanotubes de nitrure de bore peut être aussi mince que 2 nanomètres et sa capacité de transport de courant dépasse les autres semi-conducteurs existants. Crédit :Université du Texas à Dallas/Qingxiao Wang et Moon Kim
La technologie portable et les vêtements électroniques pourraient être la voie de l'avenir, mais pour y arriver le câblage doit être solide, souple et efficace.
Nanotubes de nitrure de bore (BNNT), étudié par des physiciens de la Michigan Technological University, envelopper des chaînes atomiques de tellure comme une paille, qui pourrait être contrôlable par la lumière et la pression. En collaboration avec des chercheurs de l'Université Purdue, Université de Washington et Université du Texas à Dallas, l'équipe a publié ses conclusions dans Nature Électronique cette semaine.
À mesure que la demande d'appareils plus petits et plus rapides augmente, les scientifiques et les ingénieurs se tournent vers des matériaux dont les propriétés peuvent être efficaces lorsque les matériaux existants perdent leur efficacité ou ne peuvent pas rétrécir suffisamment.
Pour la technologie portable, chiffon électronique ou dispositifs extrêmement fins qui peuvent être posés sur la surface des tasses, les tables, combinaisons spatiales et autres matériaux, les chercheurs ont commencé à affiner les structures atomiques des nanomatériaux. Les matériaux qu'ils testent doivent se plier lorsqu'une personne se déplace, mais pas tout va nouilles ou snap, ainsi que de résister à différentes températures et de donner suffisamment de jus pour exécuter les fonctions logicielles que les utilisateurs attendent de leurs ordinateurs de bureau et téléphones. Nous n'en sommes pas encore là avec la technologie existante ou préliminaire.
Comme l'implique le "tube" de leur nanostructure, Les BNNT sont creux au milieu. Ils sont hautement isolants et aussi solides et flexibles qu'un gymnaste olympique. Cela en faisait un bon candidat pour s'associer à un autre matériau très prometteur sur le plan électrique :le tellure. Enfilés en chaînes d'une épaisseur d'atomes, qui sont des nanofils très fins, et enfilé à travers le centre creux des BNNTs, les chaînes atomiques de tellure deviennent un fil minuscule avec une immense capacité de transport de courant.
"Sans cette veste isolante, nous ne serions pas en mesure d'isoler les signaux des chaînes atomiques. Maintenant, nous avons la chance de revoir leur comportement quantique, " Yap a déclaré. "C'est la première fois que quelqu'un crée une chaîne atomique encapsulée où vous pouvez réellement les mesurer. Notre prochain défi est de rendre les nanotubes de nitrure de bore encore plus petits."
Un nanofil nu est une sorte de canon lâche. Contrôler son comportement électrique - ou même simplement le comprendre - est au mieux difficile lorsqu'il est en contact effréné avec des électrons volants. Nanofils de tellure, qui est un métalloïde similaire au sélénium et au soufre, devrait révéler des propriétés physiques et électroniques différentes de celles du tellure en vrac. Les chercheurs avaient juste besoin d'un moyen de l'isoler, que les BNNT fournissent maintenant.
Les chercheurs ont découvert qu'un matériau forme une hélice semblable à l'ADN lorsqu'il est réduit à une chaîne d'atomes, comme le montre la ligne rose dans ce graphique, encapsulé dans un nanotube. Crédit :Université Purdue/Pai-Ying Liao
"Ce matériau de tellure est vraiment unique. Il construit un transistor fonctionnel avec le potentiel d'être le plus petit au monde, " dit Peide Ye, le chercheur principal de l'Université Purdue, expliquant que l'équipe a été surprise de découvrir par microscopie électronique à transmission à l'Université du Texas à Dallas que les atomes de ces chaînes unidimensionnelles se tortillent. "Les atomes de silicium ont l'air droits, mais ces atomes de tellure sont comme un serpent. C'est une structure très originale."
Les nanofils tellure-BNNT ont créé des transistors à effet de champ de seulement 2 nanomètres de large; les transistors au silicium actuellement commercialisés ont une largeur comprise entre 10 et 20 nanomètres. La capacité de transport de courant des nouveaux nanofils atteint 1,5x10^8 cm2, qui bat également la plupart des nanofils semi-conducteurs. Une fois encapsulé, l'équipe a évalué le nombre de chaînes atomiques de tellure contenues dans le nanotube et a examiné des faisceaux simples et triples disposés selon un motif hexagonal.
En outre, les nanofils remplis de tellure sont sensibles à la lumière et à la pression, un autre aspect prometteur pour l'électronique future. L'équipe a également enfermé les nanofils de tellure dans des nanotubes de carbone, mais leurs propriétés ne sont pas mesurables en raison de la nature conductrice ou semi-conductrice du carbone.
Alors que des nanofils de tellure ont été capturés dans des BNNT, comme une luciole dans un bocal, une grande partie du mystère demeure. Avant que les gens ne commencent à porter des t-shirts en tellure et des bottes à lacets BNNT, la nature de ces chaînes atomiques doit être caractérisée avant que son plein potentiel pour la technologie portable et le tissu électronique puisse être réalisé.
