Группа ученых из Японии, Китая и Финляндии впервые синтезировала одномерные гетероструктуры, в которых различные атомные слои расположены соосно. Этот эксперимент показывает, что все известные двумерные материалы могут быть свернуты в их одномерные аналоги, что позволяет использовать полезные свойства, присущие только одномерным структурам. Работа опубликована в журнале Science.
Низкоразмерные материалы, состоящие из единичных атомов, сначала изготавливались из углерода (фуллерены, нанотрубки, графен), но сегодня ученым доступен целый спектр двумерных материалов, которые можно объединить в гетероструктуры, например путем механического переноса или самосборки в растворе. Комбинации двумерных кристаллов с различными свойствами приводят к образованию ван–дер-ваальсовых гетероструктур с новыми функциональными возможностями. При правильной комбинации можно получить одномерные структуры, которые имеют ряд полезных свойств, такие как дополнительная топологическая защищенность.
Ученые создали одномерную гетероструктуру путем нанесения нитрида бора (BN) или дисульфида молибдена (MoS2) на одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT). В отличие от результатов ранних попыток получения одномерных гетероструктур, внешние оболочки BN и MoS2 представляют собой монокристаллические бесшовные идеальные цилиндры. Кроме того, авторы показали, что на углеродной трубке можно вырастить несколько слоев BN, а затем слой MoS2, что позволяет создать многослойные трубчатые структуры.
Ученые показали хорошо контролируемое изготовление коаксиальных трубок SWCNT-BNNT и SWCNT-BNNT-MoS2 с диаметром меньше пяти нанометров и разработали общий рецепт изготовления такого рода одномерных гетероструктур.
Материалы, изученные физиками, графитовый углерод, MoS2 и BN, используют в качестве твердых смазочных материалов в их плоском двумерном состоянии, таким образом, одномерные гетероструктуры, разработанные учеными, можно использовать в качестве наноразмерных подшипников, что приближает ученых к созданию наномеханизмов.
Ранее мы писали как другая японская группа разработала аппарат, который собирает одноатомные пленки в гетероструктуры, а в 2018 году ученые использовали похожую гетероструктуру для изменения свойств графена.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение