包裹在氮化硼（boron nitride，BN）纳米管中的碲（tellurium）可以薄到2纳米，其载流能力超过了其他现有的半导体。图片：得克萨斯大学达拉斯分校
可穿戴的技术和电子布可能是未来的方式，但要实现这一目标，接线必须牢固，灵活且高效。
密歇根理工大学的物理学家研究的氮化硼纳米管（BNNT）包裹着碲原子链，就像一根稻草一样，可以通过光和压力来控制。在与普渡大学、华盛顿大学和德克萨斯大学达拉斯分校的研究人员合作下，研究小组于本周在《自然电子》杂志上发表了他们的发现。
随着对更小、更快的设备的需求增长，科学家和工程师开始使用具有某些性能的材料，这些材料可以在部分失去作用或无法充分收缩时保持性能。
可穿戴技术，意味着可以放在杯子、桌子、宇航服和其他材料表面的电子布或极薄的设备，研究人员已开始调整纳米材料的原子结构。他们测试的材料需要随着人的移动而弯曲，但不能随意弯曲或变形，还需要在不同的温度下保持状态，并能保证用户期望的软件功能。我们现在还不具备这样的技术。
正如其纳米结构的“管”所暗示的那样，BNNT在中间是空心的。它们具有很高的绝缘性，并且像奥林匹克体操运动员一样坚韧。这使它们成为与具有巨大电气前景的另一种材料（碲）配对的好选择。碲原子链被串成非常细的纳米线，并穿过BNNT的空心中心，变成了一条具有巨大载流能力的细线。
没有这种绝缘外套，我们将无法从原子链中分离出信号。现在，我们有机会审查它们的量子行为。这是人类第一次创建一个所谓的封装原子链，您可以在其中实际测量它们。我们的下一个挑战是使氮化硼纳米管变得更小。”
裸露的纳米线就像是一门松散的大炮。当它与飞散的电子频繁接触时，控制它的电行为 - 甚至只是了解它 - 是非常困难的。碲是与硒和硫相似的准金属，碲纳米线的物理和电子性质与元素碲不同。研究人员只需要一种隔离它的方法，BNNT现在就提供了这种方法。
研究人员发现，这种材料被制成一串原子时，会形成DNA状的螺旋结构，如该图中的粉红色线条所示，它被封装在纳米管中。图片：普渡大学
普渡大学首席研究员叶培德说：“这种碲材料确实是独一无二的。它可以制造出世界上最小的功能晶体管。”
通过德克萨斯大学达拉斯分校的透射电子显微镜（Transmission electron microscopy）观察到这些一维链中的原子会摆动。“硅原子看起来很直，但是这些碲原子像蛇一样。这是一种非常原始的结构。”
碲化BNNT纳米线创建了仅2纳米宽的场效应晶体管。当前市场上的硅晶体管的宽度在10至20纳米之间。新的纳米线的载流能力达到1.5x10^8cm2，这也击败了大多数半导体纳米线。封装后，研究小组评估了纳米管中所含碲原子链的数量，并研究了以六角形排列的单束和三束。
此外，碲填充纳米线对光和压力敏感，这是未来电子技术的另一个有希望的方面。该小组还将碲纳米线包裹在碳纳米管中，但是由于碳的导电或半导电性质，无法测量其性质。
尽管碲纳米线已被捕获在BNNT内，就像罐中的萤火虫，但许多谜团仍然存在。在人们开始穿上运动碲T恤和BNNT系带的靴子之前，必须先表征这些原子链的性质，然后才能实现其可穿戴技术和电子布的全部潜力。
閱讀更多 孜然實驗室 的文章
