把单个纳米物件连接在一起,科学家们就可以制作微小的固态装置,在这种装置中,精确控制的单个电子流就可流动。在过去的几年中,科学家一直在开发不同的方法,以连接单个纳米物件,比如金属纳米粒子、半导体纳米晶体和分子。
然而,随着纳米物件尺度的缩小,这些方法的效果也在降低,所以,大多数方法都效果不好,在几个纳米的尺度时就是这样。在一项新的研究中,科学家已开发出一种新方法,可以连接单个纳米物件,这就克服了这些问题,可以创造新的纳米装置。
研究人员中,安妮·贝纳德-曼特尔(Anne Bernard-Mantel)是法国科学研究中心(CNRS)的,也是法国帕莱索巴黎-沙特大学(Universite Paris-Sud in Palaiseau)的。联合作者发表了研究报告,探讨了用新的高效方法连接单一纳米装置,就刊登在最近一期的《纳米技术》上。除了在小尺度下提高效率之外,新方法也可兼容更广范的材料,如高氧敏铁磁材料。相反,以往的方法不能使用这些金属,因为这些金属容易产生氧化问题。
在他们的研究中,科学家们演示了两种相似的制造工序。这两个工序开始都是用一个下电极和一薄层氧化铝。在第一个工序中,先是放置一组纳米粒子,之后是一层薄薄的氧化铝,然后是绝缘层。使用纳米压痕技术,科学家们在绝缘层上钻出一个纳米孔,接着往里面填满金属,这样就制成了上电极。这一纳米孔的底部则形成一个极其尖锐的点,这样就可以只连接一个纳米粒。在第二个工序中,唯一的区别是,氧化铝组件的放置是在绝缘层之后。
最终的结果是一个固态装置,其中包含组装的纳米粒子,但只有一个纳米粒可以连接到上电极和下电极。科学家们演示这两个工序,采用的纳米粒小至2纳米的直径。他们也使用不同的材料,包括金属和半导体纳米粒子,以及非磁性与铁磁两种电极。
相比之下,复杂而昂贵的技术有的是,比如电子束蚀刻法,但这种新的方法提供了一个更简单、更便宜的替代方案,还具有更高的效率,而且是在很小的尺度。因为新方法也兼容铁磁材料,所以也可以用来研究纳米自旋电子学。其他可能的应用包括,制作用化学方法培育的纳米粒和分子纳米磁体。
“现在,下一步是要用这一技术连接绝缘分子磁体,”研究报告合著者卡里姆·薄泽杭纳(Karim Bouzehouane)说,他是法国科学研究中心的,也是法国巴黎沙特大学的。
纳米技术突破微观极限
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