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ナノスケールにおける熱の鼓動

Published on February 15, 2010 at 6:30 PM

溶接は、回路から高層ビルまで、すべての金属の部分を結合する熱を使用しています。しかし、 ライス大学の研究者がナノスケールで暑さをしのぐ方法を発見した。

熱なし - ジュンルー、機械工学および材料科学の助教授、および彼のグループは三十億と広いメートルの10億分の間に、金ワイヤは非常にうまく一緒に自分自身を溶接することを発見した。

彼らは、同一の原子構造を持つ清浄な金ナノワイヤは、その電気的および機械的性質のどれを失うことは無いのシングルワイヤにマージすることを雑誌のNature Nanotechnologyの、今日のオンライン版で報告している。プロセスは、銀ナノワイヤー、互いにまたは金との結合と同様に使えます。

この冷間溶接プロセスが数十年のマクロスケールで観察されて、ルーは言った。クリーン、同じような金属の平らな部分は、高圧下や真空中で結合させることができます。しかし、唯一のルーと彼の同僚は、プロセスが、電子顕微鏡下で、ナノスケールで起こる見てきました。

ほど頻繁に、基礎研究で起こることは、彼らは全く探していたものではありません。サンディア国立研究所とブラウン大学の協力者とルーとライス大学院生ヤンLuは、、透過型電子顕微鏡(TEM)および他のにプローブにワイヤの一端を取り付けることによって、金ナノワイヤーの引張強度を決定しようとしていた原子間力顕微鏡(AFM)プローブと呼ばれる小さなカンチレバーのバネ。

離れてワイヤーを引っ張ると、チームはその強さの測定を行いました。何が彼らはその端または側面が触れたときに壊れたワイヤ自体を補修されたことを期待していない。測定値は、再接続線は前と同じくらい強いことが示された。

"あなたは実際に何かを伸ばすことができる前に、あなたもそれをクランプする必要がある、"昨年寄付研究の空軍Officeから若手研究者の研究プログラムの助成を受けたルーは言った。 "操作の過程で、我々は、溶接の行動のこのタイプのすべての時間を観察した。

"それは重要なように見えるしていないので、当初、我々はそれに注意を払っていないが、フィールド上に少し研究を行った後、私たちは役に立つかもしれない何かを発見を実現。"

テストでは、ルーはナノワイヤーは、スナップと何度も溶接することができるが見つかりました。推奨ワイヤは同じ場所で再び破ったことがない、これは新結合の強さを証明しています。

ワイヤーの電気的特性はまた繰り返される破壊と溶接の影響を受けないように見えた。 "我々は、ワイヤーを解除し、それを11回reweldと電気的性質を毎回チェックする。すべての数値は、非常に接近していただろう"と彼は言った。

成功した溶接への鍵は、ナノワイヤーの単結晶構造と一致する方向です。 "ナノスケールでの拡散に関与非常に活性な表面の原子、、がたくさんある、"ルーは言った。 "我々は、金と銀を試みたが、彼らはあなたが結晶配向性の要件を満たす限り、同じように溶接します。"

ルーは、分子スケールエレクトロニクスを見て研究者のための新しい道を開く発見を見ている。彼はハーバード大学とノースウェスタンチームはナノワイヤーのパターンの配列への方法に取り組んでいる、と冷間圧接を内蔵することに彼らのプロセスを簡素化することができると言いました。 "あなたは、高密度の電子デバイスを構築している場合、現象のこれらの種類は非常に役立つだろう"と彼は、ナノスケールの熱による溶接は、材料の強さや導電性を損なう危険性を実行することを指摘した。

ルーは、発見は彼が言ったの数少ないの間で波紋を起こしていると述べた。 "さまざまな人々は様々な側面を参照してください:電気エンジニアは、アプリケーション側を参照して理論の人々はこの振る舞い​​の背後にあるいくつかの興味深い物理学を参照してください我々は、このホワイトペーパーでは、より根本的な研究を奨励することを望む。。。"

と教授Shouheng太陽とブラウン大学の元大学院生チャオ王、論文の共著者は、健ゆう黄、サンディア国立研究所の統合ナノテクノロジーセンターの科学者が含まれています。

国立科学財団や寄付研究の空軍オフィスは、プロジェクトをサポート。

Last Update: 18. October 2011 15:15

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