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Battre la Chaleur sur le Nanoscale

Published on February 15, 2010 at 6:30 PM

La Soudure emploie la chaleur pour joindre des pièces de métal dans tout des circuits aux gratte-ciel. Mais les chercheurs de Rice University ont trouvé une voie de battre la chaleur sur le nanoscale.

Juin Lou, un professeur adjoint en industrie mécanique et science des matériaux, et son groupe ont découvert que des fils d'or entre les trois-milliardièmes et 10 milliardièmes d'une soudure large de compteur eux-mêmes ensemble bien bien - sans chaleur.

Ils enregistrent en édition en ligne d'aujourd'hui de la Nanotechnologie de Nature de tourillon que les nanowires propres d'or avec les structures atomiques identiques fusionneront dans un fil unique qui n'en détruit aucun de ses propriétés électriques et mécaniques. Les travaux par processus aussi bien avec les nanowires argentés, qui collent les uns avec les autres ou avec de l'or.

Ce procédé de rhume-soudure a été observé sur la macro échelle pendant des décennies, Lou a dit. Des pièces Propres et plates de métaux assimilés peuvent être effectuées pour coller sous la haute pression et dans un aspirateur. Mais seulement Lou et ses collègues ont vu le procédé se produire sur le nanoscale, sous un microscope électronique.

Comme se produit tellement souvent dans la recherche fondamentale, celle n'est pas ce qui ils recherchaient. L'étudiant de troisième cycle de Lou et de Riz Yang Lu, avec des collaborateurs chez les Laboratoires Nationaux et le Brown University de Sandia, essayaient de déterminer la résistance à la traction des nanowires d'or en fixant une extrémité d'un fil à une sonde dans un microscope électronique de boîte de vitesses (TEM) et l'autre à une source en porte-à-faux minuscule appelée une sonde atomique de microscopie (AFM) de force.

La Traction du fil a à part donné à l'équipe une mesure de sa force. Ce Qu'ils n'ont pas compté voir était la réparation cassée de fil elle-même quand ses extrémités ou côtés ont touché. Les Mesures ont affiché que le fil raccordé était aussi intense qu'avant.

« Avant Que vous pouvez réellement étirer quelque chose, vous devez la serrer bien, » a dit Lou, qui a reçu l'année dernière une Jeune concession de Programme de Recherche de Chercheurs du Bureau de l'Armée de l'Air de la Recherche Parrainée. « Pendant le procédé de manipulation, nous avons observé ce type de comportement de soudure tout le temps.

« Au Commencement, nous n'avons pas prêté l'attention à elle parce qu'elle n'a pas semblé significative. Mais après avoir fait une peu de recherche sur la zone, J'ai réalisé que nous avons découvert quelque chose qui peut être utile. »

Dans le test, Lou a trouvé que les nanowires pourraient être enclenchés et ont soudé beaucoup de fois. Les fils Réparés jamais ne se sont de nouveau brisés au même endroit ; ceci témoigne à la force de l'obligation neuve.

Les propriétés électriques du fil ont également semblé inchangées par se briser répété et souder. « Nous briserions un fil et le ressouderions 11 fois et contrôlerions les propriétés électriques chaque fois. Tous Les numéros étaient très proches, » il a dit.

Les clés à une soudure réussie sont la structure mono-cristalline et l'orientation assortie des nanowire. « Il y a beaucoup d'atomes extérieurs, qui participent à la diffusion au nanoscale, » Lou très actif a dit. « Nous avons essayé l'or et l'argent, et ils soudent de la même manière que longtemps comme vous répondez à l'exigence de cristallin-orientation. »

Lou voit la découverte ouvrir les chemins neufs pour des chercheurs regardant l'électronique de moléculaire-échelle. Il a dit que les équipes à Harvard et Du Nord-ouest travaillent sur des voies de modeler des choix de nanowires, et le soudage à froid comportant pourrait simplifier leurs procédés. « Si vous établissez les appareils électroniques à haute densité, ces genres de phénomènes seront très utiles, » il a dit, notant que les soudures provoquées par la chaleur sur le nanoscale courent le risque d'endommager la force ou la conductivité des matériaux.

Lou a dit que la découverte a entraîné un émoi parmi les peu qu'il a dits. « Les gens Différents voient différents aspects : Les ingénieurs Électriques voient le côté d'application. Les gens de Théorie voient de la physique intéressante derrière ce comportement. Nous espérons que cet article encouragera une étude plus principale. »

Les co-auteurs de l'article incluent Jian Yu Huang, un scientifique au Centre pour des Nanotechnologies Intégrées aux Laboratoires Nationaux de Sandia ; et Professeur Shouheng Sun et ancien étudiant de troisième cycle Chao Wang de Brown University.

Le National Science Foundation et le Bureau de l'Armée de l'Air de la Recherche Parrainée ont supporté le projet.

Last Update: 13. January 2012 05:39

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