新过程使科学家们将科学家们在纳米尺度模切金属

时间：2021-12-21 17:58:03来源：

用热机械成型制成的银纳米棒，大小（左右）0.57毫米，10微米，375纳米和36纳米。（Jan Schroers Lab）

许多金属和合金将是特定纳米级应用的理想选择 - 从太阳能到微电子 - 但准确地模制金属进入这种微型形状已经证明了具有挑战性。然而，研究人员开发了一种过程，使制造商基本上塑造任何金属和合金，并甚至复制了最小的细节。

Jan Schroers，耶鲁机械工程与材料科学教授的实验室，以及中国武汉大学教授的Ze Liu开发了一种方法，它们称之为热机械纳米多型，使它们能够将结晶金属塑造成直径小的形状。研究人员表示，突破可能导致传感器，电池，催化，生物材料和量子材料等领域的新技术。结果是1月22日出版的物理审查信。

“这真的是一种新的纳米制造方式，”斯克罗斯说。“今天的纳米制造依赖于一些可以专门制造特定材料制造的材料。但我们的发现表明所有金属和合金的一种技术：它允许我们基本上以预测和精确的方式在周期表中基本上制造每个金属及其组合，以可预测和精确的方式到纳米大小的特征。“

研究人员表示，成型结晶金属包括固体状态的大多数金属，这一般为制造商提出了挑战。模塑材料通常取决于其“流动性” - 即在某些条件下易于流动。热塑性塑料，凝胶和眼镜的流动性高，但是当液体状态的固体和过于含有纳米级的常规技术的常规技术，大多数金属太硬。

但是，通过应用原子扩散，其中压力变化运输原子，研究小组发现，它们不仅可以有效地塑造晶体金属，而且降低模具的尺寸实际上更容易实现了过程。结果，它们能够在大约10纳米的直径上产生非常长的特征 - 比人发的8,000倍 - 以前是不可能的。

研究人员表示，由于所有金属和合金中存在扩散机制，从理论上可以在理论上使用该过程。为了测试各种应用，研究人员尝试了塑造金，镍，钒，铁和众多合金。在每种情况下，它们可以容易地制造非常小的纳米棒。

出版物：Ze Liu，等，“结晶金属的纳米多簇：更容易，“物理评论信件越小，2019年; DOI：10.1103 / physrevlett.122.036101