Ученые впервые в реальном времени наблюдали формирование нанопроволок теллура в жидкости

Исследователи из Национального института графена при Манчестерском университете и Университета Сунь Ятсена в Китае совершили значительный прорыв в науке. Им удалось впервые в режиме реального времени зафиксировать процесс формирования и роста полупроводниковых наноструктур теллура в жидкой среде. Это открытие позволяет более точно управлять материалами, играющими важную роль в современной электронике и энергетике. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает дает.

Теллур является критически важным полупроводником, широко используемым в электронике, термоэлектрических устройствах и оптоэлектронике. Свойства этого материала напрямую зависят от его формы и размера, поэтому контроль процесса его роста всегда был приоритетной задачей для ученых. По данным Иксбт.ком, исследователи использовали метод жидкофазной электронной микроскопии для наблюдения за первыми стадиями формирования теллура.

Конкуренция и динамика роста наноструктур

Наблюдения показали, что процесс начинается с появления сферических «зародышевых» частиц. Впоследствии из этих зародышей вырастают вытянутые нанопроволоки. Интересно, что в процессе роста несколько структур конкурируют друг с другом за имеющиеся ресурсы сырья. В результате этой конкуренции скорость роста и степень разветвления некоторых нитей существенно различаются.

Согласно результатам измерений, скорость роста нанопроволок теллура варьируется от 1 до 15 нанометров в секунду. Этот показатель зависит от условий облучения и плотности соседних структур. Ученые впервые смогли количественно связать локальную динамику роста с реальной конкуренцией наноструктур в жидкости.

Революционное влияние добавки висмута

Другая важная часть исследования связана с изучением влияния наночастиц висмута. Выяснилось, что добавление висмута резко меняет механизм формирования теллура. Он увеличивает количество центров кристаллизации, что приводит к образованию сложных разветвленных структур, напоминающих папоротник.

Дополнительные эксперименты подтвердили, что висмут снижает потенциал, необходимый для осаждения теллура, и увеличивает общий объем выхода материала при тех же условиях. По словам профессора Сарах Хаигх, это первый случай, когда удалось напрямую наблюдать, как нанопроволоки теллура появляются и развиваются в жидкой среде.

Ожидается, что эта новость в будущем произведет революцию в следующих направлениях:

• Создание высокоэффективных термоэлектрических генераторов;
• Повышение чувствительности полупроводниковых датчиков;
• Дальнейшая миниатюризация электронных устройств;
• Повышение производительности систем рекуперации энергии.

Авторы подчеркивают, что сочетание электронной микроскопии в жидкости и контролируемых добавок позволяет не только описывать наноматериалы, но и целенаправленно настраивать механизмы их роста. Это ускорит разработку нового поколения устройств с ультраточными параметрами.