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

koronavastauskoronaresponsebanner
Tiedotteet Julkaistu:

Tutkijat etsivät ratkaisuja koronakriisiin – auta kertomalla havainnoistasi ja kokemuksistasi

Miltä tuntuu asioiminen ruokakaupassa? Entä puhdistatko kännykän näyttöä tartuntavaaran takia? Verkkokyselyyn kirjatut arkihavainnot voivat auttaa tutkijoita löytämään keinoja koronaepidemian jarruttamiseksi.
Kvasaarin suihku, kuva: EHT
Tiedotteet Julkaistu:

Kuva kvasaarin suihkusta yllätti tähtitieteilijät

Tutkijat eivät ole koskaan aikaisemmin saaneet yhtä tarkkaa kuvaa näin kaukaisesta kohteesta.
Aerosolipilven mallintaminen
Tiedotteet Julkaistu:

Koronan leviämistä supertietokoneella mallintaneet tutkijat: Tärkeintä on nyt välttää vilkkaita sisätiloja

Neljän suomalaisen tutkimusorganisaation yhteishanke on selvittänyt koronaviruksen kulkeutumista ja leviämistä ilmassa. Alustavien tulosten mukaan virusta kantavat aerosolihiukkaset voivat säilyä ilmassa luultua pidempään, ja siksi vilkkaiden julkisten sisätilojen välttäminen on tärkeää. Samalla pienenee riski pisaratartuntaan, joka on koronaviruksen tärkein tarttumisväylä.
AutoDet. Kuva: Mikko Raskinen.
Tiedotteet Julkaistu:

Näkymättömästä liasta hälyttävä laite pääsi testiin suomalaissairaalassa

Menetelmää voidaan käyttää monilla aloilla terveydenhoidosta elintarviketeollisuuteen. Tulevaisuudessa sille voi olla käyttöä myös virusten havaitsemisessa.