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食塩は高速量子技術のための新しい材料の作成に役立ちます

材料科学の重要な進歩として、研究者たちは、安定した予測可能な特性を備えた硫化ニオブ金属ナノチューブの作成に初めて成功しました。 国際チームは、予想外の材料である一般的な食卓塩を使用して、長年の念願の偉業を達成しました。 研究者らによると、この発見は、より高速なエレクトロニクス、効率的な超電導線材、そして将来の量子技術への道を開く可能性があるという。 研究者らの声明によると、「ナノマテリアル研究における長年の目標である、安定した特性を備えた金属ナノチューブの開発は、量子コンピューティングの潜在的な進歩を可能にするとともに、より高速なエレクトロニクスとより効率的な電気輸送につながる可能性がある」としている。 原子管の革新 ナノチューブは超小型の円筒状構造であり、その小ささは人間の髪の毛の幅に何千本も収まるほどです。原子のシートを巻き上げることによって形成されたこれらの中空チューブは、そのナノスケールの寸法により、バルク材料とは異なる独特の挙動を示します。 鋼鉄よりも強く、プラスチックよりも軽く、熱を効率的に伝導し、最小限の抵抗で電気を運ぶことができます。場合によっては、顕著な量子効果を示すことさえあります。これらの並外れた特性により、ナノチューブはエレクトロニクス、エネルギー、量子研究における次世代技術にとって非常に有望なものとなっています。 ペンシルベニア州立材料研究所の研究者らによると、ナノチューブの特性は、特定の原子組成を選択することで正確に調整できるという。この調整可能性により、高速エレクトロニクスと超伝導を進歩させる可能性を秘めた真の金属形態である二硫化ニオブ ナノチューブの作成に強い関心が寄せられています。 新しく開発された金属ナノチューブは、より高速なエレクトロニクスと量子コンピューティングの可能性を秘めています。 最近まで、科学者たちは、半導体または半金属として機能する炭素と、絶縁体である窒化ホウ素からナノチューブを一貫して製造することができました。しかし、原子スケールでの金属の複雑な挙動のため、安定した金属ナノチューブの作成は未解決の課題のままでした。 「私たちが今持っているのは、原則として超伝導や磁性などの現象を示すことができる金属シェルですが、絶縁体や半導体では不可能です。以前の半金属カーボンナノチューブは、電子密度が低いために超伝導や強磁性を示さなかったのです」とペンシルバニア州立材料研究所のスラバ・V・ロトキン教授は述べた。 声明。 研究チームは、二硫化ニオブ（バルク状態では超伝導性を示すことで知られる金属）を幅わずか10億分の1メートルのナノチューブに変換することに成功した。カーボンナノチューブと窒化ホウ素ナノチューブから作られたテンプレートを使用して、材料から丸めた管状構造を形成することに成功した。このような材料は通常平らなシートを形成することを好むため、これは重要な成果である。 研究者らがプロセスの重要な段階で微量の普通の塩を導入したときに画期的な進歩があった。これにより、金属が広がるのではなくテンプレートの周りを包み込み、安定したナノチューブシェルの形成が可能になった。 予想外なことに、得られたナノチューブは主に、入れ子になった円筒のペアに似た二重層構造として形成されました。この構成はエネルギー的に有利であると考えられ、電子が層間を移動し、原子スケールのコンデンサーと同様に構造を安定化させます。計算モデリングはこのメカニズムを裏付け、層間の相互作用がナノチューブの完全性を維持する鍵であることを明らかにした。 二硫化ニオブナノチューブの管状形状は、ナノスケール製造における長年の課題にも対処します。平らな材料から削り出されたナノワイヤは、多くの場合、性能を低下させる粗いエッジを持っていますが、圧延されたチューブは、予測可能な特性を備えた滑らかで連続した表面を備えています。 研究者らによると、この構造精度により、金属ナノチューブは原子レベルの信頼性が必要な次世代の電子、超伝導、量子デバイスに最適となる可能性があるという。 チームの詳細は 研究 ジャーナルACS Nanoに掲載されました。 #食塩は高速量子技術のための新しい材料の作成に役立ちます