Нанопровода, используемые в датчиках, транзисторах, оптоэлектронных и других устройствах, требующих субатомной точности, любят склеиваться. Распутывание электрических проводов может быть сложной задачей — представьте, что вы пытаетесь отделить друг от друга провода толщиной в 1/1000 толщины человеческого волоса. Самопритяжение нанопроволок было серьезной проблемой для качественного и эффективного массового производства с потенциалом катастрофического короткого замыкания устройств на основе нанопроволоки. Исследователи в Китае выяснили, почему компоненты цепляются друг за друга.
«Электростатическая сила, капиллярная сила или сила Ван-дер-Ваальса считались движущей силой самопритяжения в нанопроволоках, однако причина явления оставалась спорной из-за сложностей в проведении эксперимента», — рассказал автор исследования Цзюньфэн Цуй из Даляньского технологического университета (Китай).
Нанопроволоки притягиваются друг к другу в воздухе, но они слишком малы, чтобы их можно было тщательно изучить без микроскопического исследования. Их можно увидеть благодаря электронному микроскопу, использующему для визуализации особенно маленьких предметов пучок электронов.
Долгое время перед учеными стояла проблема: им был нужен микроскоп, чтобы увидеть, как ведут себя провода, но в тоже время, микроскоп влиял на их поведение. Сейчас исследователи сделали шаг назад и использовали оптический микроскоп — хотя он и не может раскрыть столько деталей, сколько способен показать его электронный аналог, он использует видимый свет, который не мешает нанопроволокам.
«Мы смогли измерить расстояние между двумя отдельными нанопроволоками и связанную с ними силу притяжения в режиме реального времени. Две нанопроволоки мгновенно прикрепились друг к другу, когда оказались достаточно близко, что можно объяснить электростатической силой», — заявил Цуй, пояснив, что они определили силу притяжения, изучая, как нанопроволока отклоняется от своего стационарного положения.
По его словам, обеспечение безопасного расстояния является ключом к предотвращению слипания нанопроволок и возможного короткого замыкания, приводящего к катастрофическим авариям, особенно в аэрокосмической и ядерной энергетике. С другой стороны, самопритяжение нанопроволок имеет большой потенциал в таких приложениях, как нанопинцеты или наноэлектромеханические переключатели.
«Понимание их самопритяжения является ключом к изготовлению высококачественных нанопроволок и разработке высокопроизводительных устройств на основе нанопроволок. Наш универсальный метод выявления и измерения самопритяжения показал, что поведение притяжения нанопроволок можно контролировать», — заключил ученый.
Читать далее
Наука будущего: какие разработки молодых ученых были отмечены в Москве в 2021 году
Ученые придумали, как отправить корабль на Марс за 45 дней с помощью лазера
Астрономы сфотографировали черную дыру в центре спиральной галактики