Исследователи создали нанопровода диаметром в три атома

Группа учёных из Стэнфордского университета и лаборатории Стэнфордского линейного ускорителя (SLAC) открыла возможность собрать с помощью мельчайших частиц алмазов — адамантанов (diamondoid) — токопроводящие нанопровода диаметром всего в три атома. При этом каждый такой провод оказывается заключён в надёжную оболочку из алмазов, что делает их достаточно прочными и защищёнными от короткого замыкания друг с другом. Подобные нанопровода могут найти применение в оптоэлектронике для передачи данных, в виде решения для выработки энергии, получаемой от солнца или в других сферах. К примеру, можно выпускать ткань для одежды с вшитой электроникой или невидимыми глазу солнечными панелями.

Tudor Barker

Важнейшей частью разработки стали такие свойства нового материала, как самосборка. По словам учёных, нанопровода собираются подобно конструктору LEGO. Роль «кубиков» с пазами и направляющими при сборке нанопроводов играют мельчайшие частички алмазов. К слову, раствор с алмазными частичками для опытов получен из нефти, добываемой в штате Арканзас. Нефть в этом районе имеет все необходимые для выращивания «алмазных» нанопроводов примеси. Но для раствора она прошла специальную очистку, в ходе которой в смеси остались «кубики» примерно одного размера.

Нанопровода оказались достаточно длинными (SLAC National Accelerator Laboratory)

Кроме адамантанов, к каждому из которых присоединён один атом серы, для выращивания нанопроводов использовался раствор сульфида меди. В растворе на молекулярную решётку адамантанов начинали воздействовать силы притяжения в лице ван-дер-ваальсового взаимодействия (van der Waals forces). Адамантаны начинали укладываться друг за другом, вовлекая в процесс атомы меди, и провода росли в одном направлении. Учёные доказали, что это точно управляемый процесс, что позволяет говорить о хороших перспективах для разработки.

Анимация сборки нанопроводов, где красным обозначены атомы меди, жёлтым сера, а серым адамантаны (SLAC)

Кроме меди опыты с самосборкой «трёхатомных» нанопроводов проводились с кадмием, цинком, золотом и серебром. Каждый из этих или других материалов придавал проводам иные и уникальные свойства. Использование кадмия, например, позволяло придать проводам характеристики светодиодов. Другие материалы обещали придать нанопроводам свойства пьезокристаллов, а это прямое преобразование механических деформаций в электроэнергию (добывающая энергию ткань костюма или спортивной формы). У нанопроводов оказывается много перспектив. Было бы неплохо дождаться коммерческой реализации.