2022-09-13 15:06

纳米成型可以加速新的拓扑材料的发现

Nanomolding could speed discovery of new topological materials

康奈尔大学材料科学与工程教授Judy Cha合著的一篇文章称,拓扑纳米线的纳米成型可以加速发现用于量子计算、微电子学和清洁能源催化剂等应用的新材料。

拓扑材料的价值在于其独特的能力,在其表面和边缘具有不同的特性,这些表面特性可以通过纳米级的工程材料来增强。科学家面临的挑战是,传统的制造纳米线的方法速度慢,不能提供高水平的精度。

“理论学家预测,所有已知的无机晶体中大约有四分之一可能是拓扑晶体,”Cha说。“我们说的是成千上万种化合物,所以传统的制造这些晶体的方法在筛选它们以寻找特定应用的测试拓扑材料方面是不兼容的。”

但是纳米成型,将大块的多晶原料在高温下压入纳米结构的模具中形成纳米线,可以提供一种解决方案。Cha和博士后研究员Mehrdad Kiani在《APL Materials》杂志上解释说,纳米成型比现有的纳米材料合成方法有几个优点。

“与传统的自上而下和自下而上的制造方法不同,纳米成型需要最小的实验参数优化,可以在各种拓扑化合物上工作,从而实现拓扑纳米线的高通量制造。制备的纳米线是单晶和无缺陷的,可以有超过1000的高纵横比,”Cha和Kiani写道。

纳米成型之前曾用于金属材料体系,但Cha和她的研究小组是第一个将其应用扩展到拓扑材料的团队之一。虽然原则上,纳米成型能提供拓扑纳米线所需要的所有特性,但确切地说,这种方法是如何以及为什么如此成功还没有被完全理解——这是Cha小组正在努力填补的知识缺口。

Cha小组目前的研究项目包括测量纳米成型拓扑纳米线的电学性能,以与其他技术生产的纳米线进行比较,以及研究原子在成型过程中的扩散和机械运动。Cha还欢迎对他们正在研究的化合物的纳米线版本感兴趣的合作者。

该研究也发表在AIP sciight上。