Uutiset

Tutkijat yhdistivät nanoputkikerrokset täysin uudenlaiseksi materiaaliksi

Kerrosrakenteen ytimessä käytettiin yhden atomikerroksen paksuisia hiilen nanoputkia. Uudesta materiaalista voidaan tehdä esimerkiksi aiempaa kevyempiä ja nopeampia transistoreja tietokoneisiin ja puhelimiin.
Different nanotubes layered on top of eachother
Kuva: Uuden materiaalin rakenteessa näkyy keskimmäisenä hiilinanoputki, jonka päälle on laitettu muut nanoputket. Kuva: Nan Wei.

Kansainvälinen, Tokion yliopiston johtama tutkijaryhmä on onnistunut yhdistämään kolmea erilaista materiaalia nanoputkeksi eli nanomateriaaliksi, jolla on putkimainen rakenne. Materiaalien yhdistäminen kerroksittain mahdollistaa nanoputkien kemiallisen koostumuksen hallitsemisen, jolloin nanoputkia voidaan käyttää uusien elektroniikan materiaalien valmistamisessa.

Aalto-yliopiston fysiikan professori Esko I. Kauppisen tutkimusryhmän roolina oli valmistaa korkealaatuisia, yksiseinäisiä hiilinanoputkia, joita käytettiin uusien nanoputkien keskellä. Hiilinanoputken päälle tutkijat laittoivat boorinitridistä tehdyn nanoputken ja ulommaiseksi molybdeenidisulfidinanoputken. Kaikki kolme nanoputkikerrosta johtavat sähköä eri tavoin, ja yhdistämällä ne kerrosmaiseksi rakenteeksi tutkijat loivat materiaalin, jolla on ainutlaatuiset kemialliset ja sähköä johtavat ominaisuudet.

Kauppisen tutkimusryhmä on kehittänyt uusia menetelmiä, joilla erittäin puhtaita hiilinanoputkia voidaan valmistaa suurissa määrissä. Yksiseinäiset hiilinanoputket ovat rakenteeltaan yhden atomikerroksen paksuisia grafeeniliuskoja, jotka rullautuvat saumattomasti eri kokoisiksi ja muotoisiksi putkiksi. Niiden halkaisija on noin yksi nanometri.

”Tuottamamme yksittäiset nanoputket ovat hyödyllisiä japanilaisille kollegoillemme, koska niihin on helppo kiinnittää muitakin uudenlaisia kerroksia ja saada aikaan täysin uusia rakenteita”, Esko Kauppinen sanoo.

Uusia sovellusmahdollisuuksia

Seuraavaksi tutkimusryhmä alkaa kehittää uusille materiaaleille sovelluksia. Kerroksittaisista nanoputkista voidaan tehdä transistoreja, jotka ovat pienempiä ja nopeampia kuin nykyiset, piistä tehdyt transistorit. Transistori on kaiken elektroniikan peruskomponentti: esimerkiksi tietokoneet, puhelimet ja niiden näytöt ja muistit perustuvat transistoreihin.

Transistorissa sisin hiilinanoputki toimii puolijohteena, keskimmäinen boorinitridi toimii eristeenä ja uloimmaiseksi tarvitaan metallinen nanoputki.

”Tämä kerrosrakenne tarkoittaa aivan uudenlaisia optisia ominaisuuksia, ja sen vuoksi myös uusia optisia sovellusmahdollisuuksia. Kiinnostavimmat sovellukset ovat kuitenkin niitä, joista emme vielä edes tiedä”, Esko Kauppinen sanoo.

Tutkimusmenetelmä esiteltiin Science-lehdessä. Tutkimusyhteistyössä oli mukana tutkijoita useista eri yliopistoista ympäri maailmaa. Aalto-yliopiston lisäksi Suomesta oli mukana Canatu Oy, ja kansainvälisiä yhteistyökumppaneita olivat Tokion yliopisto, MIT, Pekingin yliopisto, AIST, NIMS, Tsukuban yliopisto ja IIT Madras.

Artikkeli: One-dimensional van der Waals heterostructures

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Photo: Koite Health.
Tiedotteet Julkaistu:

Uusi menetelmä tappaa hampaista haitalliset bakteerit – hyötyjiä erityisesti syöpäpotilaat ja diabeetikot

Suomalaistutkijoiden kehittämä turvallinen menetelmä perustuu kaksoisvalohoitoon. Menetelmä ei häiritse suun normaalia bakteeriflooraa eikä aiheuta resistenssiä.
Annual Review: Dean Tuomas Auvinen, professor Jenni Reuter, HR Coordinator Hanna Nurmela. Photo: Enni Grundström
Palkitut, Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulun vuosikatsauksessa juhlittiin vuoden 2019 huippuhetkiä

Helmikuun 5. päivä 2020 järjestetyssä tapahtumassa jaettiin yhteensä yhdeksän tunnustuspalkintoa Aalto ARTS -yhteisön jäsenille.
Kiertotalouslaboratorio, Ted Nuorivaara
Tiedotteet Julkaistu:

Kiertotalouden yhteislaboratorio avautui Otaniemessä

Geologian tutkimuskeskus GTK, VTT ja Aalto-yliopisto kehittävät Circular Raw Materials Hubissa ratkaisuja hiilineutraalin ja resurssitehokkaan yhteiskunnan tarpeisiin yhdessä teollisuuden kanssa.
Costa Smeralda varustelulaiturissa (Kuva: Meyer Turku Oy)
Tiedotteet Julkaistu:

Meyer Turku ja Aalto-yliopisto syvempään yhteistyöhön meritekniikan tutkimuksessa ja opetuksessa 

Tavoitteena on vahvistaa ja kehittää monialaista tutkimusyhteistyötä ja opetusta sekä tehostaa asiantuntijayhteistyötä.