Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Technical Sales Solutions - 5% off any SEM, TEM, FIB or Dual Beam
Posted in | Nanofabrication

There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

At slå Heat på nanoskala

Published on February 15, 2010 at 6:30 PM

Svejsning bruger varme til at deltage stykker af metal i alt fra kredsløb til skyskrabere. Men Rice University forskere har fundet en måde at slå den varme på nanoskala.

Juni Lou, en assisterende professor i mekanisk ingeniørvidenskab og materialevidenskab, og hans gruppe har opdaget, at guld-ledninger mellem tre-milliardtedel og 10-milliardtedel af en meter bred svejse sig sammen ganske pænt - uden varme.

De rapporterer i dagens online udgave af tidsskriftet Nature Nanotechnology, at rent guld nanotråde med identiske atomare strukturer vil fusionere til en enkelt ledning, der mister ingen af ​​dets elektriske og mekaniske egenskaber. Processen fungerer lige så godt med sølv nanotråde, der obligation med hinanden eller med guld.

Denne kold-svejsning proces har været observeret på den makro skala i årtier, Lou sagde. Ren, flade stykker af lignende metaller kan gøres for at obligationsmarkedet under højt tryk og i et vakuum. Men kun Lou og hans kolleger har oplevet processen ske på nanoskala, under et elektron mikroskop.

Som så ofte sker i grundforskning, det er ikke hvad de ledte efter på alle. Lou og Rice kandidatstuderende Yang Lu, med samarbejdspartnere på Sandia National Laboratories og Brown University, forsøgte at bestemme trækstyrke af guld nanotråde ved at knytte den ene ende af en ledning til en sonde i et transmissions elektron mikroskop (TEM) og den anden en lille cantilever foråret kaldes en atomic force mikroskopi (AFM) sonden.

At trække i wiren apart gav holdet en måling af sin styrke. Hvad de ikke forvente at se var den knækket ledning reparation selv, når dens ender eller sider rørt. Målinger viste genindkobles wire var lige så stærk som før.

"Før du rent faktisk kan strække noget, er du nødt til at klemme det godt," siger Lou, der fik en Young Efterforskere Research Program tilskud fra Air Force Kontor sponsoreret forskning sidste år. "I løbet af manipulation processen, observerede vi denne form for svejsning adfærd hele tiden.

"I starten havde vi ikke er opmærksomme på det, fordi det ikke forekom signifikant. Men efter at gøre lidt forskning på området, indså jeg, at vi opdagede noget, der kan være nyttige."

I test, fandt Lou nanotråde kunne knækkes og svejset mange gange. Klinket ledninger aldrig brød igen på samme sted, hvilket vidner om styrken af ​​den nye obligation.

Wiren elektriske egenskaber også syntes upåvirket af gentagen bryde og svejsning. "Vi vil bryde en wire og reweld det 11 gange og kontrollere elektriske egenskaber hver gang. Alle tallene var meget tæt," sagde han.

Nøglerne til en vellykket svejse er nanotrådene er enkelt krystallinske struktur og matchende orientering. "Der er en masse af overflade atomer, meget aktive, som deltager i formidlingen på nanoskala," Lou sagde. "Vi prøvede guld og sølv, og de svejse på samme måde, så længe du opfylder de krystallinske-orientering krav."

Lou ser opdagelsen åbner nye veje for forskere at kigge på molekylær-skala elektronik. Han sagde, hold på Harvard og Northwestern arbejder på måder at mønsteret arrays af nanotråde, og med koldsvejsning kunne forenkle deres processer. "Hvis du bygger high-density elektronisk udstyr, vil disse slags fænomener være meget nyttig," sagde han og bemærker, at varme-induceret svejsninger på nanoskala løbe risikoen for at beskadige materialernes styrke eller ledningsevne.

Lou sagde den opdagelse har vakt en del opsigt blandt de få han har fortalt. "Forskellige mennesker ser forskellige aspekter: El-ingeniører se ansøgningen side Theory folk ser nogle interessante fysikken bag denne adfærd Vi håber dette papir vil fremme mere grundlæggende undersøgelse..."

Papiret er medforfattere omfatter Jian Yu Huang, en forsker ved Center for Integreret Nanoteknologi på Sandia National Laboratories, og professor Shouheng Sun og tidligere ph.d.-studerende Chao Wang fra Brown University.

The National Science Foundation og Air Force Kontor sponsoreret forskning støttet projektet.

Last Update: 4. October 2011 19:54

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit