Les chercheurs utilisent la nanotechnologie pour améliorer la précision des appareils de mesure

Anonim

Des scientifiques de l’École supérieure d’économie de l’Université nationale de recherche et des collaborateurs ont synthétisé des nanofils multicouches afin d’étudier leurs propriétés de magnétorésistance. L'amélioration de cet effet permettra aux scientifiques d'accroître la précision des indicateurs de divers instruments de mesure tels que les compas et les moniteurs de rayonnement. Les résultats de l'étude ont été publiés dans un article intitulé "Structure des nanofils de Cu / Ni obtenus par synthèse matricielle".

L'une des caractéristiques uniques des nanostructures artificielles est le grand effet de magnétorésistance dans les couches minces de métal. Cet effet est exploité dans divers appareils électroniques.

Les scientifiques ont synthétisé des nanofils de cuivre et de nickel multicouches afin d'étudier leurs caractéristiques, qui dépendent de la composition et de la géométrie des couches. "Nous pensons que la transition vers des nanofils multicouches augmentera considérablement cet effet de magnétorésistance. Aujourd'hui, nous choisissons la méthode de synthèse de nanofils pour obtenir cet effet", a déclaré le co-auteur Ilia Doludenko de l'Institut d'électronique et de mathématiques de Moscou. (MIEM HSE).

Pour déterminer la corrélation entre les paramètres de synthèse et la structure cristalline, les chercheurs ont synthétisé des nanofils de différentes longueurs. La longueur de nanofil était déterminée par le nombre de cycles de dépôt; une couche de nickel et une couche de cuivre ont été déposées à chaque cycle. La taille des nanofils a été déterminée en utilisant un microscope électronique à balayage (MEB). Le nombre de paires de couches dans les nanofils était de 10, 20 ou 50, en fonction du nombre de cycles d'électrodéposition.

Lorsque la longueur du nanofil a été comparée au nombre de couches, il s'est avéré que la relation entre la longueur du nanofil et le nombre de couches était non linéaire. Les longueurs moyennes des nanofils composés de 10, 20 et 50 paires de couches étaient respectivement de 1, 54 µm, 2, 6 µm et 4, 75 µm. Les nanofils synthétisés avaient tous une structure de grains avec des cristallites de différentes tailles, de 5-20 nm à 100 nm. Les grandes réflexions brillantes sont principalement dues aux métaux (Ni et Cu), tandis que les anneaux diffus et les petites réflexions sont généralement liés à la présence d'oxydes de cuivre.

Une analyse élémentaire a confirmé la présence de couches de Ni et Cu alternées dans tous les nanofils de l'étude. Cependant, l'arrangement mutuel des couches peut différer. Les couches de Ni et de Cu dans le même nanofil peuvent être orientées perpendiculairement à son axe ou avoir un angle particulier. Les unités individuelles d'un même nanofil peuvent avoir des épaisseurs différentes. L'épaisseur des unités individuelles dans les nanofils est comprise entre 50 et 400 nm.

Selon les auteurs de l'étude, cette hétérogénéité dépend des paramètres du pore et diminue plus près de la bouche des pores. Cela conduit à une augmentation du courant, à une augmentation de la vitesse de dépôt et, par conséquent, à une augmentation de l'épaisseur de la couche déposée. Une autre raison possible est la différence des mobilités de diffusion des ions de différents métaux. Ceci explique la relation non linéaire entre la longueur de nanofil et les couches de numéro mentionnées ci-dessus. L'étude de la composition de certaines unités a montré que les unités de cuivre sont principalement constituées de cuivre, alors que le nickel est presque totalement absent. Les unités de nickel, en revanche, contiennent toujours une certaine quantité de cuivre. Ce montant peut parfois atteindre 20%.

La pertinence de ces résultats est liée à la création potentielle de détecteurs de mouvement, de vitesse, de position, de courant et autres paramètres plus précis et moins coûteux. Ces instruments pourraient être utilisés dans l’industrie automobile ou pour produire ou améliorer des dispositifs médicaux, des moniteurs de rayonnement et des compas électroniques.

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