دانشمندان باریک ترین سیم الکتریکی را با قطر ۳ اتم تولید کرده اند

گویا آی تی – این سیم، که همانند یک لگوی مولکولی در مقیاس نانو است، از رشته ای از الماس واره های متصل به اتم های سولفور و مس تشکیل شده است و روش منحصر به فرد اتصال آنها می تواند برای تولید پارچه هایی به کار رود که به سادگی از طریق حرکت الکتریسیته تولید می کنند.

هاوو یان، پژوهشگر دانشگاه استنفورد می گوید، ” چیزی که ما در اینجا نشان داده ایم این است که ما می توانیم سیم های ریز و رسانا را در کوچک ترین ابعاد ممکن بسازیم به طوری که می توانند اساساً خودشان را مونتاژ کنند. این فرآیند یک پیوند ساده تک نقطه ای است. عناصر روی هم انباشته می شوند و سپس بعد از نیم ساعت می توانید نتیجه را مشاهده کنید. این کار تقریباً به گونه ای است که انگار الماس واره ها می دانند به کجا می خواهند بروند. ”

در انیمیشن زیر می توانید منظور آقای یان را متوجه شوید. الماس واره ها که در مایعات نفتی ایجاد می شوند، ساختارهایی قفس مانند هستند که از کربن و هیدروژن ساخته شده اند.

این الماس واره ها از طریق نیروی های واندروالسی به شدت به هم جذب شده اند و به دلیل این جذب شدن هر الماس با الماس مجاور خود در یک زنجیره اتصال برقرار می کند.

وقتی این قفس ها به یک اتم مس یا سولفور متصل شوند اتصال بین الماس واره ها یک ساختار سیم مانند متحرک را شکل می دهد.

پژوهشگر فِی هاو لی می گوید، ” آنها همانند بلوک های لگو فقط با روش های خاصی با هم چفت می شوند که این به واسطه اندازه و شکل آنها تعیین می شود. اتم های مس و سولفور هر بلوک در وسط به هم متصل می شوند و هسته رسانای سیم را تشکیل می دهند و الماس واره های بزرگ تر نیز در قسمت بیرونی به هم متصل می شوند و پوسته عایق را شکل می دهند.”

این اولین باری نیست که پژوهشگران بر روی تولید نانوسیم های با توانایی هدایت جریان الکتریکی کار می کنند، اما طبق اعلام این گروه پژوهشی این زنجیره الماس واره با قطر سه اتم کوچک ترین ساختار ممکن است.

نیکولاس ملوش، یکی از اعضای این گروه به سایت IEEE Spectrum می گوید، “روش های خود مونتاژ مولکولی دیگری نیز امتحان شده اند، اما ایجاد تعادل برهم کنشی دقیق بین نیروهای جذب کننده و نیروهای دفع کننده برای دستیابی به ابعاد مورد نظر در این روش ها بسیار دشوار است. دستیابی به یک “هسته جامد” با سه اتم قطر ایده آل است. این هسته به اندازه کافی کوچک است تا بتواند عملکرد منحصر به فردی را از خود نشان دهد، اما آن می تواند دارای نقص ها یا تنش های اندکی باشد زیرا هنوز یک مسیر برای عبور الکترون ها وجود دارد. ”

پژوهشگران اکنون در حال آزمایش جایگزین کردن مواد جدید به جای مس و سولفور هستند تا امکان تولید انواع دیگری از نانوسیم ها با این روش را بررسی کنند.

آنها تاکنون فلزاتی مانند کادمیوم، روی، آهن و نقره را بررسی کرده اند. آنها همچنین در حال آزمایش اشکال دیگری از قفس های شبکه ای مانند کربوران ها به جای الماس واره ها هستند.

بسته به نوع مولکول های مورد استفاده ما در هسته سیم، ما به سطوح مختلفی از رسانایی دست پیدا خواهیم کرد که می تواند در آینده کاربردهای گسترده ای داشته باشد، برای مثال، تولید سیم های بسیار ریز برای دستگاه های الکتریکی یا مواد فوق رسانا که به واسطه ساختار پیچیده مولکولی خود الکتریسیته را بدون هیچگونه اتلافی انتقال دهند.

کاربرد دیگر آن می تواند تولید دستگاه های انرژی پیزوالکتریکی باشد که از حرکت الکتریسیته تولید می کنند. با به کار بردن مقدار کافی از این نانوسیم ها در لباس ها ما می توانیم به بدون اتصال به شبکه برق عمومی میزان جریان الکتریکی مورد نیاز خود را دریافت کنیم.

ملوش در یک گفتگوی رسانه ای اشاره می کند، ” شما می توانید روزی را تصور کنید که این پارچه ها برای تولید انرژی بافته می شوند. این روش برای ما یک جعبه ابزار همه کاره فرآهم می کند که ما به واسطه آن می توانیم با تست عناصر و شرایط آزمایشگاهی مختلف مواد جدید تولید کنیم، به طوری که دارای خصوصیات الکتریکی دقیق و قوانین فیزیکی جذاب باشند.”