Самособирающееся высокопроводящее нановолокно — будущее современной электроники

Учёные из Института Шарля Садрона при Национальном научно-исследовательском центре (CNRS) и Страсбургского университета (оба — Франция) под руководством Николаса Джузеппони и Бернарда Дуди создали высокопроводящие пластиковые волокна толщиной в несколько нанометров. Неожиданным и одновременно удивительным свойством полученных нанопроводков оказалась их способность к самосборке под действием ярких вспышек света.



Одиночная молекула триариламина показана схематически блинчиком слева (центр — амин, потом триарил, внешняя обкладка сформирована хвостами-заместителями). Самособирается в провода при свете. (Илл. WILEY-VCH).

Недорогие и лёгкие в обращении, в отличие от углеродных нанотрубок, нановолокна объединили в себе достоинства двух типов материалов, используемых в качестве электрических проводников — металлов и органических полимеров. На самом деле своими выдающимися электрическими свойствами нанопровода похожи именно на металлы. Остаётся только добавить, что они так же легки и гибки, как пластик; это делает реальным возможность решения одной из самых трудных и важных задач электроники XXI века — миниатюризации всех компонентов до наноразмерного уровня.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Chemistry 22 апреля 2012 года.

Нанопровода нового типа были получены командой г-на Джузеппони чуть раньше. Для этого учёные модифицировали триариламины, десятилетиями используемые корпорацией Xerox в своём фотокопировальном процессе. С огромным удивлением наблюдали они за тем, как в условиях освещения ярким светом их новые молекулы вдруг спонтанно собирались в стопочки, формируя миниатюрные волокна. Эти проводки длиной в несколько сотен нанометров представляли собой супрамолекулярную сборку, состоящую из нескольких тысяч молекул.

Теперь, получив поддержку группы Бернарда Дуди, исследователи замахнулись на изучение электрических свойств самособирающихся нановолокон. Раствор модифицированных молекул триариламинов был помещен между двумя золотыми электродами, находящимися в 100 нм друг от друга. Используя в качестве активаторов самосборки одновременно свет и электрический ток, учёные наблюдали спонтанное формирование супрамолекулярных органических нанопроводов. Вторым удивительным результатом оказалась экстраординарная проводимость. Лёгкие и по-пластиковому гибкие образования способны проводить ток плотностью 2•106 А/см2, приближаясь по этому параметру к медной (!) проволоке. Кроме того, полученные супрамолекулярные нановолокна, как оказалось, характеризуются ещё и очень низким сопротивлением в месте контакта с металлическим проводником: оно в 10 тыс. раз меньше, чем обычное интерфейсное сопротивление для лучших проводящих органических полимеров.

Что дальше? Авторы исследования искренне надеются, что им удастся продемонстрировать на реальных прототипах то, каким образом их волокна могли бы использоваться промышленностью для миниатюризации электронных устройств вроде гибких экранов, солнечных батарей, печатной наноэлектроники и тому подобного.

Источник