Ученые из США предложили новый электропроводящий наноматериал, позволяющий прямо в процессе эксплуатации перенаправлять внутри него электрические токи. Технология может найти широчайшее применение в устройствах, изменяющих в процессе работу схему взаимодействия контактов.

Идея «переключаемых» (т.е. изменяющих свои свойства или функции прямо в процессе эксплуатации в результате изменения некоторых внешних условий) на наноуровне материалов не нова. Известно, что подобные структуры могли бы использоваться в качестве электронных компонент, датчиков и катализаторов. И это лишь малая часть списка возможных применений. Активный поиск подобных материалов идет достаточно давно. Но до сих пор большинство исследователей направляли свои усилия на поиск молекулярных переключателей, в которых изменения могут затрагивать оптические, окислительно-восстановительные, магнитные или электронные свойства.

Но теперь группа ученых из Northwestern University (США) обратила внимание на принципиально другой спектр структур – на новый класс неорганических наноматериалов, позволяющих варьировать проводимость, изменяя поток так называемых «противоионов» вокруг ядер заряженных металлических наночастиц, формирующих структуру.

Ученые сравнивают способность перенаправлять электрический ток через данную наноструктуру с изменением русла рек: достаточно блокировать некую область в материале, как электроны найдут для себя другой маршрут.

Возможности, которые дает такой «программируемый маршрут» электронов, неисчерпаемы. К примеру, технология может выразиться в создании компьютерных чипов, которые адаптируют схему своей работы, в зависимости от сиюминутных нужд и задач. Простейшие компоненты могут становиться диодами, сопротивлениями или транзисторами в ответ на внешние электрические импульсы.

Новый материал представляет собой гибридную структуру, включающую в себя проводящие наночастицы золота (ученые назвали их «наноионами»), имеющие диаметр около 6 нм, покрытые химически положительно заряженными молекулами N,N,N-триметил (11-меркаптоундецил) хлорид аммония. Эти частицы были окружены отрицательно заряженными атомами («противоионами»).

Когда в материал попадали свободные электрические заряды, «противоионы» начинали перемещаться, но подавляющее большинство «наноионов» оставалось на месте. В этих условиях движение «противоионов» вокруг ядер наночастиц золота позволяет создавать области с низкой и высокой проводимостью, формируя таким образом «путь наименьшего сопротивления» для электрического тока.

По мнению исследователей, созданная ими гибридная структура может дополнять даже хорошо знакомые нам электронные устройства на базе кремния. В качестве доказательства своего утверждения группа уже сформировала ряд электронных компонент, выполняющих роль соединяющих проводов, резисторов с разным сопротивлением, выпрямителей или диодов.

Так же учёные утверждают, что они сделали и вполне работоспособные транзисторы, но статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, не содержит в себе подробностей относительно этой части работы.