Naukowcy wykorzystują nanotechnologię, aby poprawić dokładność urządzeń pomiarowych

Anonim

Naukowcy z National Research University Higher School of Economics i współpracownicy zsyntetyzowali wielowarstwowe nanoprzewody w celu zbadania ich właściwości magnetooporności. Poprawa tego efektu pozwoli naukowcom zwiększyć dokładność wskaźników różnych przyrządów pomiarowych, takich jak kompasy i monitory promieniowania. Wyniki badań opublikowano w artykule zatytułowanym "Struktura nanoprzewodów Cu / Ni otrzymanych przez syntezę macierzy".

Jedną z unikalnych cech sztucznych nanostruktur jest duży efekt magnetooporności w cienkich warstwach metalu. Ten efekt jest wykorzystywany w różnych urządzeniach elektronicznych.

Naukowcy zsyntetyzowali wielowarstwowe nanoprzewody miedziane i niklowe w celu zbadania ich właściwości, które zależą od składu i geometrii warstw. "Oczekujemy, że przejście do wielowarstwowych nanoprzewodów znacznie zwiększy efekt magnetorezystancji. Dzisiaj wybieramy metodę syntezy nanoprzewodów, aby uzyskać ten efekt" - powiedziała współautorka Ilia Doludenko z Moskiewskiego Instytutu Elektroniki i Matematyki (MIEM HSE).

Aby określić korelację między parametrami syntezy a strukturą krystaliczną, uczeni zsyntetyzowali nanodruty o różnych długościach. Długość nanowiru była określona przez liczbę cykli osadzania; jedna warstwa niklu i jedna warstwa miedzi zostały zdeponowane w każdym cyklu. Rozmiar nanoprzewodów określono za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Stwierdzono, że liczba par warstw nanoprzewodów wynosi 10, 20 lub 50, w zależności od liczby cykli osadzania elektrod.

Porównując długość nanoprzewodu z liczbą warstw, okazało się, że zależność pomiędzy długością nanowiru a liczbą warstw była nieliniowa. Średnie długości nanodrutów składających się z 10, 20 i 50 par warstw wynosiły odpowiednio 1, 54 μm, 2, 6 μm i 4, 75 μm. Wszystkie zsyntetyzowane nanodruty miały strukturę ziarnistą z krystalitami różnej wielkości, od 5 do 20 nm do 100 nm. Duże, jasne odbicia były głównie spowodowane metalami (Ni i Cu), podczas gdy rozproszone pierścienie i małe odbicia są ogólnie związane z obecnością tlenków miedzi.

Analiza elementarna potwierdziła obecność naprzemiennych warstw Ni i Cu we wszystkich nanoprzewodach w badaniu. Jednak wzajemne ustawienie warstw może się różnić. Warstwy Ni i Cu w tym samym nanopancerze mogą być zorientowane prostopadle do osi lub być pod określonym kątem. Poszczególne jednostki tego samego nanowirera mogą mieć różne grubości. Grubość poszczególnych jednostek w nanodrutach mieści się w zakresie 50-400 nm.

Według autorów badania, ta niejednorodność zależy od parametrów porów i zmniejsza się bliżej ujścia porów. Prowadzi to do zwiększenia prądu, zwiększenia szybkości osadzania, a w rezultacie do wzrostu grubości osadzanej warstwy. Innym możliwym powodem jest różnica w ruchliwości dyfuzji jonów różnych metali. Wyjaśnia to nieliniowy związek między długością nanowiru a wymienionymi powyżej warstwami liczbowymi. Badanie składu poszczególnych jednostek wykazało, że jednostki miedziowe składają się głównie z miedzi, podczas gdy nikiel jest prawie całkowicie nieobecny. Natomiast jednostki niklowe zawsze zawierają pewną ilość miedzi. Ta kwota może czasami wynosić nawet 20%.

Znaczenie tych odkryć odnosi się do potencjalnego stworzenia dokładniejszych i tańszych detektorów ruchu, prędkości, pozycji, prądu i innych parametrów. Takie instrumenty mogłyby być stosowane w przemyśle samochodowym lub do produkcji lub ulepszania urządzeń medycznych i monitorów promieniowania oraz kompasów elektronicznych.

menu
menu