Неожиданное поведение металлических наночастиц обнаружили физики Массачусетского технологического института. Сохраняя кристаллическую структуру в своём объёме, наночастицы серебра внешне ведут себя, как капли жидкости. Открытие потребует пересмотра возможностей использования нанокомпонентов в электронике.
Металлические детали нанометровых масштабов используются в качестве электродов, катализаторов, соединительных элементов и антенн. Однако сохранение формы этих деталей подвергалось сомнениям. В частности, предсказание пластичности подобных элементов делал Роберт Кобл (Robert L. Coble) из Массачусетского технологического института. В опубликованной на днях работе его коллеги по институту показали, что опасения были верными.
Изучая наночастицы серебра размером менее 10 нм, группа исследователей, которую возглавляет профессор Цзюй Ли (Ju Li), убедилась, что внешне эти частицы проявляют свойства жидких капель. Частицы колеблются и легко меняют форму. При этом в изменения вовлечены лишь один-два внешних слоя атомов, в то время как остальной объём сохраняет кристаллическую конфигурацию.
Эксперимент проводился при комнатной температуре, частицы изучались с помощью электронного микроскопа и компьютерного моделирования. Несмотря на существование предсказаний подобного поведения, результаты оказались весьма неожиданными, так как серебро плавится при довольно высокой температуре — 962 °C. Ранее намёки на этот эффект наблюдались при работе с оловом, которое имеет намного меньшую температуру плавления.
Исследователи отмечают, что в целом механическая прочность металлов растёт с уменьшением размеров, однако в какой-то момент она резко падает. При комнатной температуре этот переход происходит при размерах порядка 10 нм. Это свойство присуще не только серебру, но и многим другим металлам.
Открытие приведёт к пересмотру возможностей использования металлических компонентов нанометровых размеров в электронике. Как отмечают учёные, покрытие металла слоем оксида, даже исчезающе малой толщины, практически полностью устраняет эффект. Однако возможен и позитивный эффект: полужидкие наночастицы можно использовать в схемах, где от контактов требуется выдерживать изменения конфигурации, связанные с физическим перемещением.