科学家将成排的金属原子穿入纳米纤维束中

东京都立大学的研究人员成功地将铟金属原子穿入过渡金属硫族化物纳米纤维束中的单根纤维之间。通过将纤维束浸泡在铟气中，成排的原子能够进入纤维之间，通过插层形成独特的纳米结构。通过模拟和电阻率测量，单个束被证明具有金属特性，为纳米电路中作为柔性纳米线的应用铺平了道路。

过渡金属硫族化物 (TMC) 的原子线是由过渡金属和第 16 族元素(如硫、硒和碲)组成的纳米结构。它们能够自组装成具有不同维度的各种结构，使它们成为纳米材料革命的核心，而纳米材料革命已成为近年来深入研究的焦点。特别是，一类 3D TMC 结构引起了特别的兴趣，它由纤维之间的金属原子结合在一起的 TMC 纳米纤维束组成，所有这些都在其横截面中形成有序的晶格(见图 1)。根据金属的选择，该结构甚至可以制成超导体。此外，通过使束变薄，它们可以制成导电的柔性结构：这使得 TMC 纳米结构成为纳米电路布线的主要候选材料。然而，很难将这些结构制成细长的纤维，以深入研究它们以及纳米技术应用。

由 Yusuke Nakanishi 助理教授和 Yasumitsu Miyata 副教授领导的团队一直在研究 TMC 纳米结构的合成技术。在最近的工作中，他们表明他们可以在前所未有的大长度尺度上生产细长的 TMC 束(不含金属)。现在，他们已经使用气相反应将原子级薄的铟行穿入细的碲化钨束中。通过在 500 摄氏度的真空下将它们的长纳米纤维束暴露在铟蒸气中，铟金属原子进入构成束的各个纳米纤维之间的空间，形成一排嵌入(或桥接)的铟，将纤维结合起来一起。

在成功生产了大量这些带螺纹的 TMC 束后，他们开始研究新纳米线的特性。通过观察作为温度函数的电阻率，他们最终表明，单个束的行为就像金属一样，因此可以导电。这与计算机模拟一致，也证明了结构的有序程度。有趣的是，他们发现这种结构与成批成束的纳米纤维略有不同，因为插入的行导致每根纳米纤维绕其轴轻微旋转。

该团队的技术不仅限于铟和碲化钨，也不限于这种特殊结构。他们希望他们的工作可以激发纳米材料开发和研究其独特特性的新篇章。