Новая технология позволит наладить массовое производство чистых металлических нанопроводов, что раньше было сложно из-за проблем с масштабированием и сохранением качества. Это может повысить эффективность производства электроники, включая схемы, светодиоды и солнечные батареи.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Чтобы решить проблему, группа учёных под руководством Ясухиро Кимуры из Высшей инженерной школы Университета Нагои использовала атомную диффузию в твёрдой фазе с облучением ионным пучком для создания алюминиевых нанопроводов из монокристаллов.

Атомная диффузия — это процесс перемещения атомов или молекул из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Ионные пучки облучали кристаллические зёрна внутри тонкой алюминиевой плёнки, чтобы огрубить их в поверхностном слое. Это вызывало изменения в распределении напряжений и направляло поток атомов. На практике при подаче тепла происходило восходящее движение атомов по градиенту от мелких зёрен снизу к крупным сверху, что приводило к массовому росту нанопроводов.

Кимура сообщил:

Мы повысили плотность алюминиевых нанопроводов с 2x105 до 180×105 на квадратный сантиметр. Это позволит выращивать металлические нанопровода снизу вверх, а не случайно и в небольших количествах, как раньше. Этот метод можно использовать и для других металлов.

Ожидается, что алюминиевые нанопровода будут использоваться в сенсорных устройствах и оптоэлектронике благодаря большой площади поверхности, хорошим механическим свойствам (они изготовлены из монокристаллов) и устойчивости к окислению.

Кимура рассказалтакже, что ученые вырастили много металлических нанопроводов, похожих на деревья. Для этого понадобилось всего три процесса: напыление плёнки на основу, облучение пучком ионов и нагревание.

По словам Кимуры, их метод поможет массово производить высокопроизводительные наноустройства: газовые сенсоры, биомаркеры и оптоэлектронные компоненты.