Forscher nutzen Nanotechnologie, um die Genauigkeit von Messgeräten zu verbessern

Anonim

Wissenschaftler der National School of Economics und Mitarbeiter der National Research University haben mehrschichtige Nanodrähte synthetisiert, um ihre Magnetowiderstandseigenschaften zu untersuchen. Durch die Verbesserung dieses Effekts können Wissenschaftler die Genauigkeit von Indikatoren verschiedener Messinstrumente wie Kompass und Strahlungsmonitor erhöhen. Die Ergebnisse der Studie wurden in einem Artikel mit dem Titel "Struktur von Cu / Ni-Nanodrähten, erhalten durch Matrixsynthese" veröffentlicht.

Eine der Besonderheiten von künstlichen Nanostrukturen ist der große Magnetowiderstandseffekt in dünnen Metallschichten. Dieser Effekt wird in verschiedenen elektronischen Geräten ausgenutzt.

Die Wissenschaftler synthetisierten mehrschichtige Kupfer- und Nickel-Nanodrähte, um ihre Eigenschaften zu untersuchen, die von der Zusammensetzung und Geometrie der Schichten abhängen. "Wir erwarten, dass der Übergang zu mehrschichtigen Nanodrähten diesen Magnetowiderstandseffekt erheblich steigern wird. Heute wählen wir die Methode der Nanodraht-Synthese, um diesen Effekt zu erzielen", sagte Co-Autorin Ilia Doludenko vom Moskauer Institut für Elektronik und Mathematik (MIEM HSE).

Um die Korrelation zwischen den Syntheseparametern und der Kristallstruktur zu bestimmen, synthetisierten die Wissenschaftler Nanodrähte unterschiedlicher Länge. Die Länge des Nanodrahtes wurde durch die Anzahl der Abscheidungszyklen bestimmt; eine Nickelschicht und eine Kupferschicht wurden in jedem Zyklus abgeschieden. Die Größe der Nanodrähte wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) bestimmt. Die Anzahl der Schichtenpaare in den Nanodrähten betrug 10, 20 oder 50, je nach Anzahl der Elektroabscheidungszyklen.

Wenn die Länge des Nanodrahts mit der Anzahl der Schichten verglichen wurde, stellte sich heraus, dass die Beziehung zwischen der Länge des Nanodrahts und der Anzahl der Schichten nichtlinear war. Die durchschnittlichen Längen der aus 10, 20 und 50 Schichtenpaaren bestehenden Nanodrähte betrugen 1, 54 μm, 2, 6 μm bzw. 4, 75 μm. Die synthetisierten Nanodrähte hatten alle eine Kornstruktur mit Kristalliten unterschiedlicher Größe von 5-20 nm bis 100 nm. Große, helle Reflexionen waren hauptsächlich auf Metalle (Ni und Cu) zurückzuführen, während diffuse Ringe und kleine Reflexionen im Allgemeinen auf das Vorhandensein von Kupferoxiden zurückzuführen sind.

Eine Elementaranalyse bestätigte das Vorhandensein alternierender Ni - und Cu - Schichten in allen Nanodrähten der Studie. Die gegenseitige Anordnung der Schichten kann jedoch unterschiedlich sein. Ni - und Cu - Schichten im selben Nanodraht können senkrecht zu ihrer Achse ausgerichtet sein oder in einem bestimmten Winkel sein. Die einzelnen Einheiten desselben Nanodrahts können unterschiedliche Dicken haben. Die Dicke der einzelnen Einheiten in Nanodrähten liegt im Bereich von 50-400 nm.

Diese Heterogenität hängt laut den Autoren der Studie von den Parametern der Pore ab und nimmt näher am Porenmaul ab. Dies führt zu einer Erhöhung des Stroms, zu einer Erhöhung der Abscheidungsrate und infolgedessen zu einer Erhöhung der Dicke der abgeschiedenen Schicht. Ein anderer möglicher Grund ist der Unterschied in den Diffusionsbeweglichkeiten von Ionen verschiedener Metalle. Dies erklärt die nichtlineare Beziehung zwischen der Länge des Nanodrahts und der Anzahl der oben erwähnten Schichten. Die Untersuchung der Zusammensetzung bestimmter Einheiten zeigte, dass Kupfereinheiten hauptsächlich aus Kupfer bestehen, während Nickel fast vollständig fehlt. Nickel-Einheiten enthalten dagegen immer eine gewisse Menge an Kupfer. Diese Menge kann manchmal bis zu 20% betragen.

Die Relevanz dieser Ergebnisse bezieht sich auf die mögliche Schaffung genauerer und billigerer Detektoren für Bewegung, Geschwindigkeit, Position, Strom und andere Parameter. Solche Instrumente könnten in der Automobilindustrie oder zur Herstellung oder Verbesserung von medizinischen Geräten und Strahlungsüberwachungsgeräten und elektronischen Kompassen verwendet werden.

menu
menu