28 декабря 2021, 5:00 Анна Солдатенко

Термомеханическая обработка помогла создать транзистор из углеродной нанотрубки

Квантовая физика
Материаловедение
Нанотехнологии
Наноэлектроника
Молекулярное моделирование
Термомеханическая обработка помогла создать транзистор из углеродной нанотрубки

Углеродные нанотрубки представляют собой свернутые в цилиндр листы графена. Такие структуры обладают удивительными электрическими свойствами, которые очень привлекательны при создании электронных устройств нового поколения. Во-первых, они очень хорошо проводят тепло, а потому сами почти не нагреваются, если пропускать через них электрический ток. Во-вторых, нанотрубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками — все зависит от их хиральности, то есть того, как свернут лист графена. Если «шов» расположен вдоль всего цилиндра, получится проводник, не уступающий по характеристикам меди, а если по спирали — полупроводник не хуже кремния. Нанотрубки с разными свойствами можно объединить и получить наноразмерный транзистор, который станет основой очень компактных, но при этом производительных наноэлектронных устройств.

Проблема применения таких перспективных материалов состоит в том, что очень сложно получить нанотрубки определенной хиральности: при синтезе получается трудно разделимая смесь, а все предприятие оказывается неоправданно дорогим. 

Ученые НИТУ «МИСиС» и Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН вместе с иностранными коллегами придумали, как можно настраивать электронные свойства уже готовых нанотрубок. Сочетание нагрева с механическим воздействием в контролируемых условиях внутри просвечивающего электронного микроскопа помогло направленно изменять структуру материала и, соответственно, его проводимость. 

Коллектив смог изготовить крошечные, всего в 2,8 нанометра длиной, транзисторы: края трубки были проводниками, а центральная часть — полупроводником. Эксперименты также продемонстрировали, что на этих материалах можно реализовать когерентную квантовую интерференцию при комнатной температуре. Следующим шагом исследователей станет разработка способов стабилизации полученных структур. 

Работа опубликована в журнале Science.

Профили учёных из новости

Сорокин Павел
0000-0001-5248-1799
д.ф.-м.н., доц.
МИСиС
159 публикаций
5350 цитирований
Квашнин Дмитрий
0000-0003-3320-6657
д.ф.-м.н., доц.
МФТИ, 
ИБХФ РАН
80 публикаций
3166 цитирований
Области научных интересов
Биотехнология
Квантовая химия
Нанотехнологии
Физическая химия
Голберг Дмитрий
0000-0003-2298-6539
9 публикаций
Ерохин Сергей
0000-0002-7464-8454
МИСиС
15 публикаций
132 цитирования
Танг Дай-минг
0000-0001-7136-7481
2 публикации
Демин Виктор
0000-0003-3894-9396
25 публикаций
Йиянг Сонг
0000-0002-5277-429X
2 публикации
Жанг Лили
0000-0002-5383-8435
2 публикации
Ху Пенг-ксиянг
0000-0002-7585-513X
2 публикации
Чен Гуохай
0000-0001-8481-0972
2 публикации
Футаба Дон
0000-0002-7083-2772
1 публикация
Женг Ёнгйия
0000-0001-5836-6978
5 публикаций
Ксиянг Ронг
0000-0002-4775-4948
7 публикаций
Жу Ксин
0000-0002-4250-2768
1 публикация
Хсия Фенг-чун
0000-0003-4263-4637
1 публикация
Кавамото Наоюки
0000-0002-2022-3987
1 публикация
Митоме Масанори
0000-0003-1192-9838
1 публикация
Немото Ёшихиро
0000-0001-8547-4990
1 публикация
Уесуги Фумихико
0000-0003-3346-4218
1 публикация
Такегучи Масаки
0000-0002-0282-6020
1 публикация
Маруйама Шигео
0000-0003-3694-3070
14 публикаций
Бандо Ёшио
0000-0002-6543-5529
1 публикация
Лю Чанг
0000-0003-3016-3997
8 публикаций

Лаборатории из новости

Моделирование материалов на атомном уровне
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Мы занимаемся решением широкого спектра задач в области материаловедения с использованием квантово-химических методов моделирования.
Молекулярное моделирование
Нанотехнологии
Физика конденсированного состояния
Биомиметические наноматериалы
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН
Коллектив лаборатории занимается решением фундаментальных задач, находящихся на стыке физики, химии и биологии. Основной профиль лаборатории – использование современных вычислительных методов компьютерного материаловедения, таких как квантово-химические методы, эволюционные алгоритмы, методы машинного обучения и искусственного интеллекта для решения поставленных задач.
"Умные" материалы
Нанотехнологии
Физическая химия

Публикации из новости

Semiconductor nanochannels in metallic carbon nanotubes by thermomechanical chirality alteration
Tang D., Erohin S.V., Kvashnin D.G., Demin V.A., Cretu O., Jiang S., Zhang L., Hou P., Chen G., Futaba D.N., Zheng Y., Xiang R., Zhou X., Hsia F., Kawamoto N., et. al.
Q1 Science 2021 цитирований: 7
Open Access
Open access