彎曲納米線的標(biāo)準(zhǔn)，KAUST的一項(xiàng)研究表明，排列銀納米線的新方法使它們更耐用。這些納米線形成靈活、透明的導(dǎo)電層，可用于改進(jìn)的太陽(yáng)能電池、應(yīng)變傳感器和下一代手機(jī)。

將納米技術(shù)應(yīng)用于電子設(shè)備需要對(duì)單個(gè)微小部件進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，以確保它們經(jīng)得起使用。銀納米線作為連接器顯示出巨大的潛力，它可以被布置在柔性、近乎透明的網(wǎng)格中，用于觸摸屏或太陽(yáng)能電池。

但目前還不清楚它們將如何應(yīng)對(duì)彎曲和攜帶電流帶來(lái)的長(zhǎng)期壓力。測(cè)試大樣本納米粒子的體積特性很容易，但并不完全具有啟示性。然而，采用透射電鏡(TEM)可以檢測(cè)單個(gè)納米粒子。博士生尼廷·巴特拉和他的導(dǎo)師佩德羅·達(dá)·科斯塔走在了TEM新技術(shù)發(fā)展的最前沿，他們能夠詳細(xì)研究單個(gè)銀納米線。其主要研究是為TEM設(shè)計(jì)和制造樣品平臺(tái)原型(或芯片)，能夠以無(wú)與倫比的空間分辨率表征和操縱納米材料。

為了改進(jìn)昂貴的商用芯片，這些芯片含有一種非常脆弱的膜來(lái)支持納米顆粒，Batra和Da Costa在納米制造核心Labat KAUST的Ahad Syed的幫助下，現(xiàn)在已經(jīng)提交了他們自己的專利，這種芯片不需要膜就可以使用。研究人員將銀納米線從鉑電極上懸浮在定制的TEM芯片上，施加一系列電壓，直到納米線因電流加熱而失效。發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直線型納米線達(dá)到一定的高電流密度時(shí)，在局部結(jié)構(gòu)缺陷決定的點(diǎn)上容易斷裂。

當(dāng)納米線從一開始就彎曲時(shí)，可以看到更有趣的行為。這些樣品往往會(huì)在高壓下彎曲而不是折斷，并且顯示出一種自愈的能力，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)電線外部的碳涂層保持在一起。一些納米線甚至在失敗之前就顯示出共振振動(dòng)，比如吉他弦上的諧波。許多設(shè)備預(yù)計(jì)會(huì)被終端用戶反復(fù)彎曲和扭曲，這意味著將銀納米線的電響應(yīng)研究局限于直線結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實(shí)的，研究結(jié)果表明，使用彎曲的納米線而不是筆直的納米線。

可以將此類器件的故障率降到最低，自愈能力可以有效地延緩電路故障。許多一維金屬納米結(jié)構(gòu)被提出作為下一代電子器件的互連線。一般來(lái)說(shuō)，關(guān)于電荷輸運(yùn)特性的研究，考慮了具有本質(zhì)上直結(jié)構(gòu)的納米線(或納米管)中的低電流密度區(qū)域。在這種情況下，直接觀察相互連接納米絲電氣故障是罕見的，特別是對(duì)于最初彎曲的結(jié)構(gòu)。研究采用原位透射電鏡分析了懸浮銀納米線在電流密度增大時(shí)的電響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)。

在低偏置率下，最初直納米線在擊穿前表現(xiàn)出細(xì)小的行為，伴隨著電遷移和逐漸縮頸的發(fā)生。相比之下，這些最初形狀彎曲的納米線表現(xiàn)出一系列混合的反應(yīng)，包括弦狀共振和結(jié)構(gòu)重排。值得注意的是，有人指出，改組并不一定會(huì)損害這些互聯(lián)體的運(yùn)輸功能。因此，最初彎曲的納米線可以延遲連接器在意外電流沖擊下的災(zāi)難性故障，從而為未來(lái)納米電子設(shè)備帶來(lái)更高的彈性。

博科園｜研究/來(lái)自：阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)

參考期刊《Nanoscale》

DOI: 10.1039/C8NR08551J

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