Kawat nano

Kawat nano (nanowire) adalah suatu struktur nano, dengan diameter berskala nanometer (10⁻⁹ meter). Hal ini juga dapat didefinisikan sebagai rasio panjang terhadap lebar yang lebih besar dari 1000. Atau, kawat nano dapat didefinisikan sebagai struktur yang memiliki ketebalan atau diameter yang dibatasi pada puluhan nanometer atau kurang dan panjang tak terbatas. Pada skala ini, efek mekanika kuantum sangat penting - yang menciptakan istilah "kawat kuantum". Berbagai jenis kawat nano terdapat saat ini, termasuk superkonduktor (misal YBCO^[1]), logam (misal Ni, Pt, Au), semikonduktor (misal Kawat nano silikon (Silicon nanowires, SiNWs), InP, GaN) dan insulator (misal SiO₂, TiO₂). Kawat nano molekuler terdiri dari unit molekul yang berulang baik organik (misalnya DNA) atau anorganik (misalnya Mo₆S_9−xI_x).

Ikhtisar

Kawat nano kristalin 2×2-atom timah selenida ditumbuhkan di dalam suatu karbon nanotube diniding tunggal (diameter tabung ~1 nm).^[2]

Suatu citra HRTEM terfilter-noise pada kawat nano ekstrim HgTe tertanam di bawah pori pusat SWCNT. Gambar juga disertai dengan simulasi struktur kristal.^[3]

Kawat nano umumnya memperlihatkan aspek rasio (rasio panjang-terhadap-lebar) sebesar 1000 atau lebih. Dengan demikian mereka sering disebut sebagai material satu dimensi (1-D). Kawat nano memiliki banyak sifat menarik yang tidak terlihat di material ruah atau tiga dimensi (3-D). Hal ini disebabkan karena elektron di kawat nano yang dibatasi kuantum dan dengan demikian menempati tingkat energi yang berbeda dari kesatuan tingkat energi atau pita tradisional yang ditemukan dalam material ruah.

Fitur khusus dari pembatasan kuantum ini ditunjukkan oleh kawat nano tertentu yang menampakkan diri dalam nilai-nilai diskrit dari konduktansi listrik. Nilai diskrit tersebut berasal dari pembatasan mekanika kuantum pada jumlah elektron yang dapat melakukan perjalanan melalui kawat pada skala nanometer. Nilai-nilai diskrit sering disebut sebagai konduktansi kuantum dan merupakan kelipatan bilangan bulat

{\frac {2e^{2}}{h}}\simeq 77.41\;\mu S

Mereka merupakan inversi dari satuan hambatan yang dikenal h/e², yang secara kasar sebanding dengan 25812.8 ohm, dan dirujuk sebagai konstanta von Klitzing R_K (dinamai dari Klaus von Klitzing, pencetus kuantisasi pasti). Sejak tahun 1990, nilai konvensional tetap R_K-90 telah diterima.^[4]

Contoh kawat nano termasuk kawat nano molekul anorganik (Mo₆S_9−xI_x, Li₂Mo₆Se₆), yang dapat berdiameter 0.9 nm dan panjang ratusan mikrometer. Contoh penting lain didasarkan pada semikonduktor seperti InP, Si, GaN, dan sebagainya, dielektrik (misal SiO₂,TiO₂), atau logam (misal Ni, Pt).

Ada banyak aplikasi di mana kawat nano dapat menjadi penting dalam perangkat elektronik, opto-elektronik dan nanoelektromekanik, sebagai aditif dalam komposit canggih, untuk interkoneksi logam dalam perangkat kuantum nano, sebagai emiter-medan dan sebagai pengarah untuk nanosensor biomolekuler.

Sintesis kawat nano

Terdapat dua pendekatan dasar untuk mensintesis kawat nano: top-down dan bottom-up. Pendekatan top-down approach mereduksi sepotong besar material menjadi potongan-potongan kecil, dengan berbagai cara seperti litografi atau elektroforesis. Pendekatan bottom-up mensintesis kawat nano dengan menggabungkan konstituen adatom. Kebanyakan teknik sintesis menggunakan pendekatan bottom-up. sintesis awal melalui kedua metode ini mungkin sering diikuti oleh tahapan perlakuan termal kawat nano, seringkali melibatkan suatu bentuk oksidasi pembatasan diri, untuk menyetel dengan baik ukuran dan aspek rasio struktur.^[5]

Produksi kawat nano menggunakan beberapa teknik laboratorium yang umum, seperti suspensi, deposisi elektrokimia, deposisi uap, dan pertumbuhan VLS. teknologi jalur Ion memungkinkan pertumbuhan kawat nano yang homogen dan tersegmentasi hingga berdiameter 8 nm.

Lihat pula

Referensi

^ Boston, R.; Schnepp, Z.; Nemoto, Y.; Sakka, Y.; Hall, S. R. (2014). "In Situ TEM Observation of a Microcrucible Mechanism of Nanowire Growth". Science. 344 (6184): 623–6. Bibcode:2014Sci...344..623B. doi:10.1126/science.1251594. PMID 24812400.
^ Carter, Robin; Suyetin, Mikhail; Lister, Samantha; Dyson, M. Adam; Trewhitt, Harrison; Goel, Sanam; Liu, Zheng; Suenaga, Kazu; Giusca, Cristina; Kashtiban, Reza J.; Hutchison, John L.; Dore, John C.; Bell, Gavin R.; Bichoutskaia, Elena; Sloan, Jeremy (2014). "Band gap expansion, shear inversion phase change behaviour and low-voltage induced crystal oscillation in low-dimensional tin selenide crystals". Dalton Trans. 43 (20): 7391–9. doi:10.1039/C4DT00185K. PMID 24637546.
^ Spencer, Joseph; Nesbitt, John; Trewhitt, Harrison; Kashtiban, Reza; Bell, Gavin; Ivanov, Victor; Faulques, Eric; Smith, David (2014). "Raman Spectroscopy of Optical Transitions and Vibrational Energies of ~1 nm HgTe Extreme Nanowires within Single Walled Carbon Nanotubes". ACS Nano. 8 (9): 9044–52. doi:10.1021/nn5023632. PMID 25163005.
^ von Klitzing constant. physics.nist.gov
^ Liu, M.; Peng, J.; et al. (2016). "Two-dimensional modeling of the self-limiting oxidation in silicon and tungsten nanowires". Theoretical and Applied Mechanics Letters. 6 (5): 195–199. doi:10.1016/j.taml.2016.08.002.

Pranala luar

[1] Boston, R.; Schnepp, Z.; Nemoto, Y.; Sakka, Y.; Hall, S. R. (2014). "In Situ TEM Observation of a Microcrucible Mechanism of Nanowire Growth". Science. 344 (6184): 623–6. Bibcode:2014Sci...344..623B. doi:10.1126/science.1251594. PMID 24812400.

[wire-2] Carter, Robin; Suyetin, Mikhail; Lister, Samantha; Dyson, M. Adam; Trewhitt, Harrison; Goel, Sanam; Liu, Zheng; Suenaga, Kazu; Giusca, Cristina; Kashtiban, Reza J.; Hutchison, John L.; Dore, John C.; Bell, Gavin R.; Bichoutskaia, Elena; Sloan, Jeremy (2014). "Band gap expansion, shear inversion phase change behaviour and low-voltage induced crystal oscillation in low-dimensional tin selenide crystals". Dalton Trans. 43 (20): 7391–9. doi:10.1039/C4DT00185K. PMID 24637546.

[ExtremeNanowire-3] Spencer, Joseph; Nesbitt, John; Trewhitt, Harrison; Kashtiban, Reza; Bell, Gavin; Ivanov, Victor; Faulques, Eric; Smith, David (2014). "Raman Spectroscopy of Optical Transitions and Vibrational Energies of ~1 nm HgTe Extreme Nanowires within Single Walled Carbon Nanotubes". ACS Nano. 8 (9): 9044–52. doi:10.1021/nn5023632. PMID 25163005.

[4] von Klitzing constant. physics.nist.gov

[slo-5] Liu, M.; Peng, J.; et al. (2016). "Two-dimensional modeling of the self-limiting oxidation in silicon and tungsten nanowires". Theoretical and Applied Mechanics Letters. 6 (5): 195–199. doi:10.1016/j.taml.2016.08.002.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]