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Battere il calore su scala nanometrica

Published on February 15, 2010 at 6:30 PM

Saldatura utilizza il calore per unirsi pezzi di metallo in tutto, dai circuiti ai grattacieli. Ma la Rice University i ricercatori hanno trovato un modo per combattere il caldo su scala nanometrica.

Giugno Lou, assistente professore di ingegneria meccanica e scienze dei materiali, e il suo gruppo hanno scoperto che tra i fili d'oro a tre miliardesimi e 10 miliardesimi di metro di larghezza si saldare insieme abbastanza bene - senza calore.

Riferiscono nell'edizione online di oggi della rivista Nature Nanotechnology, che nanofili d'oro pulito, con identiche strutture atomiche si fonderanno in un unico filo che perde nessuna delle sue proprietà elettriche e meccaniche. Il processo funziona altrettanto bene con nanofili d'argento, che lega tra di loro o con l'oro.

Questo processo di saldatura a freddo è stato osservato sulla scala macro per decenni, Lou ha detto. Pulito, pezzi piatti di metalli simili possono essere fatte a legarsi ad alta pressione e nel vuoto. Ma solo Lou ei suoi colleghi hanno visto il processo accade su scala nanometrica, al microscopio elettronico.

Come spesso accade nella ricerca di base, che non è quello che stavano cercando a tutti. Lou e Rice studente laureato Yang Lu, con i collaboratori presso i Sandia National Laboratories e la Brown University, stavano cercando di determinare la resistenza alla trazione di nanofili d'oro collegando un'estremità di un filo ad una sonda in un microscopio elettronico a trasmissione (TEM) e l'altra a una molla a sbalzo piccolo chiamato microscopia a forza atomica (AFM) della sonda.

Tirando il cavo a parte la squadra ha dato una misura della sua forza. Quello che non si aspettavano di vedere era il filo spezzato si rammendo, quando i suoi scopi o ai lati toccato. Misurazioni hanno mostrato il filo ricollegato era forte come prima.

"Prima che si può effettivamente allungare qualcosa, è necessario bloccarlo bene", ha dichiarato Lou, che hanno ricevuto un giovane ricerca investigatori il programma di sovvenzioni da parte dell'Ufficio Air Force di ricerca sponsorizzati l'anno scorso. "Durante il processo di manipolazione, abbiamo osservato questo tipo di comportamento di saldatura per tutto il tempo.

"Inizialmente, non abbiamo prestato attenzione, perché non mi sembrava significativo. Ma dopo aver fatto una piccola ricerca sul campo, mi sono reso conto che abbiamo scoperto qualcosa che può essere utile."

Nei test, Lou trovato i nanofili potrebbe essere spezzato e saldato molte volte. Fili raccomandato non ha mai rotto di nuovo nello stesso punto, questo testimonia la forza del nuovo legame.

Proprietà elettriche dei cavi sembrava anche influenzata dalla rottura ripetute e saldatura. "Ci piacerebbe spezzare un filo e reweld è 11 volte e verificare le proprietà elettriche ogni volta. Tutti i numeri erano molto vicini", ha detto.

Le chiavi per una saldatura di successo sono un'unica struttura cristallina del nanowire e l'orientamento di corrispondenza. "Ci sono un sacco di atomi di superficie, molto attivo, che partecipano alla diffusione su scala nanometrica," Lou ha detto. "Abbiamo provato in oro e argento, e saldare nello stesso modo fino a quando si soddisfare le cristallino orientamento requisito."

Lou vede la scoperta apre nuove strade per i ricercatori guardando l'elettronica su scala molecolare. Ha detto che i team di Harvard e Northwestern stanno lavorando per gli array di nanofili modello, che incorporano saldatura a freddo potrebbe semplificare i loro processi. "Se si sta costruendo dispositivi elettronici ad alta densità, questo tipo di fenomeni saranno molto utili", ha detto, notando che il calore indotto saldature in fuga scala nanometrica il rischio di danneggiare la forza dei materiali 'o conducibilità.

Lou ha detto che la scoperta ha suscitato grande scalpore tra i pochi ha detto lui. "Persone diverse vedere diversi aspetti: ingegneri elettrici vedere il lato applicazione gente Teoria vedere alcuni interessanti fisica alla base di questo comportamento Speriamo che questo documento incoraggia lo studio più fondamentale..."

La carta co-autori sono Jian Yu Huang, uno scienziato presso il Centro per le Nanotecnologie integrato presso i Sandia National Laboratories, e il professor Shouheng Sole e l'ex studente laureato Chao Wang della Brown University.

La National Science Foundation e l'Ufficio Air Force di ricerca sponsorizzati sostenuto il progetto.

Last Update: 7. October 2011 19:41

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