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有读书笔记有附件Carbon nanotube-clamped metal atomic chain

热3 llcok_cn 添加于 2010-5-22 08:43 | 2457 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Tang DM, Yin LC, Li F, Liu C, Yu WJ, Hou PX, Wu B, Lee YH, Ma XL, Cheng HM

  •  摘 要

    Metal atomic chain (MAC) is an ultimate one-dimensional structure with unique physical properties, such as quantized conductance, colossal magnetic anisotropy, and quantized magnetoresistance. Therefore, MACs show great potential as possible components of nanoscale electronic and spintronic devices. However, MACs are usually suspended between two macroscale metallic electrodes; hence obvious technical barriers exist in the interconnection and integration of MACs. Here we report a carbon nanotube (CNT)-clamped MAC, where CNTs play the roles of both nanoconnector and electrodes. This nanostructure is prepared by in situ machining a metal-filled CNT, including peeling off carbon shells by spatially and elementally selective electron beam irradiation and further elongating the exposed metal nanorod. The microstructure and formation process of this CNT-clamped MAC are explored by both transmission electron microscopy observations and theoretical simulations. First-principles calculations indicate that strong covalent bonds are formed between the CNT and MAC. The electrical transport property of the CNT-clamped MAC was experimentally measured, and quantized conductance was observed.

  •  详细资料

    • 文献种类:期刊
    • 期刊名称: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • 期刊缩写: Proceedings of the National Academy of Sciences
    • 期卷页: 2010年  第107卷 第20期 9055-9059页
    • ISBN: 0027-8424

  •  标 签

    CNT 

  • 相关链接 DOI URL 

  •  附 件

    PDF附件Carbon nanotube-clamped metal atomic chain 

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    近日，中科院金属研究所先进炭材料研究部博士研究生汤代明和尹利长助理研究员在成会明研 究员、刘畅研究员的指导下，与固体原子像研究部马秀良研究员、韩国成钧馆大学Young Hee Lee教授等合作，设计并制备出一种碳纳米管夹持的金属原子链原形器件，实现了金属原子链与碳纳米管的有效连接，为金属原子链的装配提供了一条新途径。
     
    “金属原子链”是仅由一到几列金属原子构成的一维结构。理论与实验研究表明，金属原子链 具有独特的量子传输和量子磁阻效应等，可望在纳电子器件和电磁器件中获得应用。采用扫描隧道显微镜、机械控制改变连接、电沉积等方法制备的金属原子链通常 悬于宏观尺度的电极之间，这使得金属原子链与其它纳米结构和器件的连接、集成十分困难。
     
    金属所科研人员利用碳纳米管的纳米尺度中空管腔，填充和承载金属纳米棒并保护其不被氧 化。进而在透射电子显微镜（TEM）下通过电子束辐照选择性剥离包覆金属纳米棒的碳层，并利用样品局部的热应力或STM-TEM样品台原位施加的拉应力制 备碳纳米管夹持的金属原子链。利用高分辨TEM和第一原理计算研究了铁原子链的形成过程，发现表面能驱使的沿（110）面的滑移和扭折是其形成的重要机 制。原位研究了碳纳米管夹持铁原子链器件的电输运特性，发现其电导呈量子化；利用第一原理方法研究了碳纳米管夹持金属原子链的电子结构，发现二者形成牢固 的共价键结合，铁原子链具有半金属特性。以上结果表明在与碳纳米管键合、连接后，金属原子链仍保持其独特的物理性质。将碳纳米管夹持铁原子链的制备思路延 伸至及其它金属，成功地制备出碳纳米管夹持的FeNi合金原子链及铂原子链器件。
     
    该研究为金属原子链的制备和集成提供了新思路，所制备的碳纳米管夹持金属原子链可望在纳 电子和自旋电子器件中获得应用。同时，该研究表明由于具有独特的准一维中空管状结构、优异的电学、力学性能和良好的结构稳定性，碳纳米管可望作为纳米尺度 的电、力传导材料等在纳米结构和器件的构建中发挥重要作用。相关研究论文已发表在4月28日的美国《国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences USA）上。（来源：中科院金属研究所）
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