Применив два доступных и относительно недорогих элемента, химики Бостонского Колледжа (Boston College) создали наносети. Это гибкие ленты в виде сетей, имеющих наноразмеры плетения и достаточно большую площадь поверхности. Свойства наносетей делают их перспективным материалом для использования в электронике и энергетике.

Ученые вырастили двумерные наносети из титана и силикона, их строение напоминает плоское, прямоугольное плетение. Работа группы под руководством профессора Дунви Ванга (Dunwei Wang) изложена в международном выпуске журнала Немецкого Химического Общества Angewandte Chemie.

Создав такие сети, группа осуществила давнюю инженерную нанотехнологическую задумку: разработать материал исключительно тонкий, поддерживающий свою архитектуру, имеющий структурные возможности быть достаточно длинным и широким для значимого переноса электрического заряда.

Рис.1. Ученые Бостонского Колледжа сообщают о создании наносетей, показанных здесь с 50 000-кратным увеличением.

Новая наноструктура образуется из титана и силикона в виде двухмерной сети с плоским прямоугольным плетением «Мы хотели создать наноструктуру с относительно большой площадью поверхности, не похожую на другие, – говорит профессор Ванг. – Задача состояла в том, чтобы повысить площадь поверхности и сохранить структурную целостность материала, не жертвуя при этом площадью поверхности, таким образом, совершенствуя рабочие характеристики материала».

Исследования показали улучшение рабочих характеристик материала, что демонстрирует его способность проводить электричество сквозь организованное пространство сети. Это предполагает применение нового материала в областях, связанных с электроникой и с аккумуляцией энергии. Обнаружено, что дисилицид титана (TiSi₂) легко поглощает свет в широком диапазоне солнечного спектра, такой способ накопления энергии является совсем недорогим. Силициды металлов, как известно, применяются и в микроэлектронике.

Рис.2. Если поместить наносеть под острие сканирующего туннельного микроскопа, она закручивается. Если острие убрать, наносеть раскручивается, демонстрируя значительную гибкость новой структуры

Наносети растут спонтанно сверху вниз в результате простой химической реакции, не сопровождающейся никаким катализом, говорится в работе Ванга и соавторов, аспиранта Хиахуа Лью (Xiaohua Liu) и студентов Са Жу (Sa Zhou) и Енджин Лин (Yongjing Lin).

Основные наноструктуры обычно создаются в нулевом или одномерном измерениях, например, точечные структуры, состоящие из нескольких атомов. В то же время более сложные структуры растут в двумерном или трехмерном пространствах, напоминая рост ветвей дерева. Работая в 2D-измерении, группа Ванга наблюдала рост сети под микроскопом – сеть росла подобно ветвям дерева, все ветви которого перпендикулярны стволу.

Использование дисилицида титана в работах Ванга заинтриговывает еще и тем фактом, что материал обладает превосходной проводимостью. В конце прошлого года группа ученых из Института Макса Планка (Max Planck Institute for Bioinorganic Chemistry) обнаружила каталитические свойства полупроводника дисилицида титана в реакции светового расщепления воды на водород и кислород. Полупроводник накапливает произведенные газы, позволяя проще разделить кислород и водород. Реакция такого расщепления воды может играть важную роль в разработке производства водородного топлива.

«Мы воодушевлены открытиями этой уникальной структуры и уже приступили к работе по калибровке возможностей наносетей в создании материалов для электроники и использовании «чистой» энергии», – сообщил Ванг.

Мария Костюкова