Предвидя миниатюризацию будущих технологий, многие проекты уже сейчас направлены на изучение свойств устройств нанометрового масштаба. В частности, интересно было бы научиться получать металлические "провода" нанометрового диаметра с контролируемыми свойствами. В последние годы наблюдается успех в получении прямых сверхтонких (диаметром от 0.6 до 10 нм) наностержней из меди и золота. В связи с этим возникла необходимость детального, максимально подробного теоретического исследования таких систем. Эта работа была проделана группой китайских и американских ученых; о результатах работы сообщается в [B.Wang et al, Phys.Rev.Lett.86, 2046 (2001)].

Структура наностержней различного диаметра

В этой работе методами молекулярной динамики моделировалась структура наностержней из золота диаметром от 0.5 до 3.0 нм и затем изучались их механические, электронные и проводящие свойства. При небольших диаметрах (< 0.6 нм) наблюдалась спиральная структура стержня (что совпадает с экспериментальными данными), см. Рисунок. При промежуточных диаметрах (0.6 - 2.2 нм) стержни состояли из концентрических цилиндрических оболочек. С дальнейшим увеличением толщины внутренняя часть стержня перестраивается в гране-центрированную кристаллическую решетку, характерную для кристаллического золота.

Изучая колебательные степени свободы наностержней, ученые выяснили, что самые тонкие стержни, обладающие недостаточной пространственной симметрией, должны иметь очень широкий и нерегулярный спектр, однако с увеличением диаметра он должен быстро сужаться. Было также выяснено, что на электрическую проводимость стержней влияет не только толщина стержня, но и характер симметрии в расположении атомов.

Игорь Иванов