Ученые создали самую длинную цепочку из атомов меди
Исследователи превратили обычный синий пигмент в рекордно длинные одномерные цепочки из атомов меди. Эти структуры могут стать основой для молекулярных проводов в электронике будущего. Об этом рассказывает сайт Phys.org.
Ученые использовали медный фталоцианин (CuPc) — соединение, из которого делают популярный синий пигмент фталоцианиновый синий. Под давлением более 21 гигапаскаля, что примерно в 200 000 раз превышает нормальное атмосферное давление, кристаллы CuPc превратились в медные атомные цепочки длиной в несколько микрометров, заключенные в углеродную оболочку.
Полученные провода состоят из более чем 4000 атомов меди, что в 100–1000 раз длиннее любых ранее созданных одноатомных цепочек. Предыдущий рекорд составлял всего 28 атомов. Результаты опубликованы в журнале Science.
Ключевой прорыв — отказ от жидкостей. Раньше одноатомные цепочки выращивали в растворах, но при удлинении стабилизирующие оболочки становились нерастворимыми, и синтез останавливался. Вместо этого ученые использовали твердотельную реакцию под высоким давлением в ячейке с алмазными наковальнями.
Молекулы пигмента, содержащие по одному атому меди, укладывались друг на друга, как столбик монет. Под давлением атомы меди сближались, а внешние углеродные кольца соседних молекул сливались, образуя прочную алмазоподобную трубку вокруг медного сердечника.
Каждый нанопровод имеет три концентрических слоя: ядро из цепочки атомов меди, проводящую кольцевую структуру из атомов углерода и азота и внешнюю защитную углеродную оболочку. Провода стабильны на воздухе и выдерживают воздействие сильной кислоты в течение нескольких часов.
Электричество течет по проводу более чем в 10 раз быстрее вдоль, чем поперек. Компьютерные модели показывают, что в идеальном бездефектном проводе этот показатель может достигать 1000 раз. Магнитные измерения выявили антиферромагнитные взаимодействия между соседними атомами меди.
Интересно, что сами атомы меди не проводят электричество — ток идет по окружающей их углеродно-азотной структуре. Главный недостаток метода — необходимость экстремальных давлений, что затрудняет промышленное масштабирование. Тем не менее исследователи надеются, что работа откроет новые возможности для изучения физики одномерных систем.
