北京
這種同軸、無缺陷的結構為制造下一代高度微型化電子器件提供了一條可靠的新途徑。
東京大學的研究人員成功合成出世界上最小的半導體納米管之一，直徑僅為1納米（約比人類頭發細10萬倍）。
該團隊通過在保護性的氮化硼納米管內生長二硫化鉬，合成了高度均勻、寬度為1納米的半導體納米管。
最終，這種同軸、無缺陷的結構為制造下一代高度微型化電子器件提供了一條可靠的新途徑。
東京大學先進材料科學系副教授中西勇介表示：“我們的論文展示了一種在原子尺度上對無機半導體納米管進行結構控制的方法。”
中西勇介補充道：“我們通過實驗證明，隨著納米管直徑變小，其帶隙（與材料如何發揮半導體作用相關）會減小，這與四分之一個多世紀前提出的理論預測一致。”
超越碳的時代
長期以來，碳納米管被視為未來計算領域無可爭議的方向。但它們存在一個令人沮喪且難以預測的缺陷。
碳納米管中微小的扭轉就可能徹底改變其特性，隨機地將可靠的半導體變成混亂的金屬導體。這種不穩定性完全抹殺了大規模生產可靠計算機處理器的任何可能性。
日本團隊通過放棄純碳、轉而采用名為二硫化鉬的化合物解決了這一問題。
二硫化鉬納米管已成為碳納米管強有力的新替代品，其獨特的材料優勢正吸引著工程師的關注。盡管仍處于實驗階段，這些結構具有可靠的特性，在未來應用中極具前景。
具體而言，這類納米管正在為先進半導體電子器件、高分辨率傳感器以及量子尺度物理研究開辟新的大門。
然而，傳統制造方法通常會產生直徑大于10納米的不規則多壁納米管。
在這項新進展中，研究團隊成功合成了寬度僅1納米的單壁二硫化鉬納米管。這一精度是通過在氮化硼納米管的狹小空腔內觸發化學反應實現的。
特別是，保護性的外部環境將生長中的結構約束為高度均勻、原子排列明確的形態，這對于先進工程應用至關重要。
這種創新方法克服了通常阻礙此類超小納米管形成的結構不穩定性。
中西勇介表示：“在納米管中，即使微小的結構差異也會強烈影響其性能。如果結構能夠得到精確控制，性能就會更加穩定，這對實現可靠且可重復的晶體管性能至關重要。它們最大的優勢就在于原子級別的結構控制。”
前路漫漫
這項研究還解決了一場持續25年的科學爭論。借助這些1納米的管，團隊通過實驗證實了四分之一世紀前的理論預測：隨著這類特定材料尺寸變小，其帶隙——使半導體得以導通和關斷的能量壁壘——實際上是減小的。
盡管實際應用仍需數年時間，該研究團隊正致力于攻克關鍵的工程障礙，例如將納米管長度從幾百納米增加到至少一微米，從而使工作晶體管成為可能。
這種嵌套方法最終可用于制造全新種類的無機納米管，包括備受渴求的磁性和超導材料。
未來，這一突破將把納米管科學遠遠擴展到碳基體系之外。它有望催生高精度、原子級控制的材料，專為先進研究、高分辨率傳感以及更小、更快的電子器件而定制。
該研究于6月4日發表在《科學》雜志上。
如果朋友們喜歡，敬請關注“知新了了”！
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
