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Posted in | Nanofabrication

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Schlagen der Wärme auf dem Nanoscale

Published on February 15, 2010 at 6:30 PM

Das Schweißen verwendet Wärme, um sich Metallstücken in alles von Schaltungen zu Wolkenkratzer anzuschließen. Aber Rice University-Forscher haben eine Methode gefunden, die Wärme auf dem nanoscale zu schlagen.

Jun Lou, ein Assistenzprofessor in der Maschinenbau- und Materialwissenschaft und seine Gruppe haben dass Goldkabel zwischen DreiBillionsten und 10 Billionsten einer breiten Schweißung des Meters selbst zusammen ziemlich freundlich - ohne Wärme entdeckt.

Sie berichten in der heutigen Online- Ausgabe der Zapfen Natur-Nanotechnologie, die saubere Gold-nanowires mit identischen Atomzellen in ein einzelnes Kabel mergen, das keine seiner elektrischen und mechanischen Eigenschaften verliert. Die Prozessarbeiten ebenso gut mit silbernen nanowires, die mit einander oder mit Gold kleben.

Dieser Kaltschweißen Prozess ist auf der Makroschuppe für Jahrzehnte beobachtet worden, sagte Lou. Saubere, flache Stücke ähnliche Metalle können gemacht werden, um unter Hochdruck und in einem Vakuum zu kleben. Aber nur Lou und seine Kollegen haben den Prozess gesehen, auf dem nanoscale, unter einem Elektronenmikroskop zu geschehen.

Wie geschieht so häufig in der Grundlagenforschung, die ist nicht, nach was sie überhaupt suchten. Lou- und Reisstudent im aufbaustudium Yang Lu, mit Mitarbeitern bei Sandia Nationalen Laboratorien und Brown University, versuchten, die Dehnfestigkeit von Gold-nanowires zu bestimmen, indem er ein Ende eines Kabels zu einem Fühler in einem Durchstrahlungselektronenmikroskop befestigte (TEM) und der andere zu einer kleinen freitragenden Feder rief einen Atomkraftmikroskopie (AFM)fühler.

Das Ziehen des Kabels gab dem Team ein Maß seiner Stärke auseinander. Was sie nicht erwarteten, zu sehen, war das unterbrochene Kabelausbessern selbst, als seine Enden oder Seiten sich berührten. Maße stellten dar, dass das wieder angeschlossene Kabel so stark wie vorher war.

„Bevor Sie etwas wirklich ausdehnen können, müssen Sie es gut festklemmen,“ sagte Lou, der eine Junge Forscher-Forschungsprogrammbewilligung vom Luftwaffen-Büro von Sponsored Forschung letztes Jahr empfing. „Während des Manipulationsprozesses, beobachteten wir dieses Baumuster des Schweißensverhaltens ständig.

„Zuerst, beachteten wir nicht es, weil es nicht beträchtlich schien. Aber, nach dem Handeln einer wenig Forschung auf dem Bereich, verwirklichte Ich, dass wir etwas entdeckten, das möglicherweise ist nützlich.“

In der Prüfung fand Lou, dass die nanowires gerissen werden konnten und viele Male schweißten. Ausgebesserte Kabel brachen nie wieder an der gleichen Stelle; dieses bezeugt zur Stärke des neuen Anleihe.

Die elektrischen Eigenschaften des Kabels schienen auch durch das wiederholte Brechen und das Schweißen unberührt. „Wir würden ein Kabel brechen und es 11mal neuschweissen und überprüfen die elektrischen Eigenschaften jedes Mal. Alle Zahlen waren sehr nah,“ er sagte.

Die Tasten zu einer erfolgreichen Schweißung sind die Monokristallzelle und übereinstimmende die Orientierung der nanowires. „Es gibt viele Oberflächenatome, sehr aktiver, die an der Diffusion am nanoscale teilnehmen,“ Lou sagte. „Wir versuchten Gold und Silber, und sie schweißen, genauso wie lang, wie Sie gerecht werden der Kristallenorientierung Anforderung.“

Lou sieht die Entdeckung, neue Pfade zu öffnen für die Forscher, die Molekularschuppe Elektronik betrachten. Er sagte, dass Teams in Harvard und Nordwestliche an Methoden, Reihen nanowires zu kopieren arbeiten und integrierendes Kaltschweißen ihre Prozesse vereinfachen könnte. „Wenn Sie elektronische Geräte mit hoher Schreibdichte aufbauen, sind diese Arten von Phänomenen sehr nützlich,“ sagte er und beachtete, dass durch Hitze bewirkte Schweißungen auf dem nanoscale das Risiko der Schädigung der Materialfestigkeit oder der Leitfähigkeit eingehen.

Lou sagte, dass die Entdeckung einen Aufruhr unter den wenigen verursacht hat, die er mitgeteilt hat. „Verschiedene Leute sehen verschiedene Aspekte: Elektroingenieure sehen die Anwendungsseite. Theorieleute sehen etwas interessante Physik hinter diesem Verhalten. Wir hoffen, dass dieses Papier anregt grundlegendere Studie.“

Die Mitverfasser des Papiers enthalten Jian Yu Huang, ein Wissenschaftler in der Mitte für Integrierte Nanotechnologien an Sandia-Nationalen Laboratorien; und Professor Shouheng Sun und ehemaliger Student im Aufbaustudium Chao Wang von Brown University.

Die National Science Foundation und das Luftwaffen-Büro von Sponsored Forschung unterstützten das Projekt.

Last Update: 13. January 2012 06:22

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