ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1689-1719. 2020. № 1
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)
English page

 

DOI 10.30898/1684-1719.2020.1.4

УДК 620.3
 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МЕХАНИЧЕСКОЙ НАНОСБОРКИ «СНИЗУ-ВВЕРХ» ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ СПИНТРОНИКИ И КАЛОРИТРОНИКИ

 

С. В. Фонгратовски 1, В. В. Коледов 1, А. П. Орлов 1, А. В.Несоленов1, А. М. Смолович 1,
П. В. Лега 1, В. Г. Шавров 1, В. Ч. Фам 1,2, А. В. Иржак 3,4, С. Бхатчатаррия 5,
И. С. Моссе5, А.С.де Соуса5, С. Нкубе5, К. Колеман5

1 Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11/7

2 Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский  университет), 141701, Московская область, Долгопрудный, Институтский переулок, 9

3 Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, 142432, Черноголовка Московской обл., ул. Акад. Осипьяна, 6

4 Национальный университет науки и технологии «МИСиС», 119049, Москва, Ленинский проспект, 4

5 School of Physics University of the Witwatersrand, PO Box Wits Johannesburg, 2050 South Africa

 

Статья поступила в редакцию 1 января 2020 г.

 

Аннотация. Цель настоящей работы – разработка технологии наносборки «снизу-вверх» спинтронных и калоритронных устройств на основе углеродных нанотрубок (УНТ). Для усиления магнитных взаимодействий вдоль стенок нанотрубок использована контролируемая синтетическая химическая технология, которая основана на двухстадийном методе, который на первом этапе  предусматривает функционализацию УНТ, а затем присоединение металлоорганического комплекса на основе гадолиния к карбонильным группам. Затем систему характеризовали в целом, включая магнитометрический анализ, а также транспортные измерения при низких температурах. Показано, что наблюдаются мезоскопические электрон-спиновые корреляции, а также четкий переход от суперпарамагнетизма к слабоферромагнитному состоянию в зависимости от метода функционализации. Продемонстрирована новая технология наносборки, основанная на использовании нанопинцета, созданного из сплава Ti2NiCu с эффектом памяти формы. Конфигурация созданных нано-устройств включает кольца, моделирующие квантовые интерферометры, перекрестные контакты, а также тонкие сетевые структуры, которыми можно манипулировать с помощью нанозондов. Поскольку УНТ были функционализированы наноразмерными магнитными коплексами, такие устройства представляют интерес для новых применений в спинтронике и калоритронике.

Ключевые слова: нанопроволоки, трехмерное наноманипулирование, углеродные нанотрубки, наносборка «снизу-вверх», кольцевые структуры, эффект памяти формы, сплав Ti2NiCu.

Abstract. The purpose of this work is to develop a bottom-up nanostructure assembling technology for carbon-based spintronic and caloritronic devices. To enhance magnetic interactions along the walls of nanotubes, a controlled synthetic chemical technology is used, which is based on a two-stage method, which at the first stage involves the functionalization of carbon nanotubes, and then the addition of the organometallic complex to carbonyl groups. Then the system is characterized as a whole, including magnetometric analysis, as well as transport measurements at low temperatures. The mesoscopic electron-spin correlations are observed, as well as a clear transition from superparamagnetism to weakly ferromagnetic, depending on the functionalization method. Then, a new nanoscale assembly technology was demonstrated, based on the use of nano tweezers made from an alloy with shape memory effect. Device configurations include quantum interferometers, rings, cross contacts, as well as thin network structures that can be manipulated using nano tweezers. Since carbon nanotubes were functionalized by nanoscale magnetic fragments, such devices are interesting for new applications in spintronics and caloritronics.

Key words: nanowires, three-dimensional nanomanipulation, CNT, bottom-up nano-assembling, ring structures, pig-tail structures, shape memory effect, Ti2NiCu alloy.

Литература

1. Kouwenhoven, L., Glazman, L. Revival of the Kondo effect. Physics world. 2001. Vol. 14(1), P. 33.

2. Ncube, S., Coleman, C., Strydom, A., Flahaut, E., De Sousa, A., Bhattacharyya, S. Kondo effect and enhanced magnetic properties in gadolinium functionalized carbon nanotube supramolecular complex. Scientific reports. 2018. Vol. 8(1). P. 8057.

3. Ncube, S., Coleman, C., De Sousa, A. S., Nie, C., Lonchambon, P., Flahaut, E., Bhattacharyya, S. Observation of strong Kondo like features and co-tunnelling in superparamagnetic GdCl3 filled 1D nanomagnets. Journal of Applied Physics. 2018. Vol. 123(21). P. 213901.

4. Lega, P., Koledov, V., Orlov, A., Kuchin, D., Frolov, A., Shavrov, V.,  Khovaylo, V. Composite Materials Based on Shape‐Memory Ti2NiCu Alloy for Frontier Micro‐and Nanomechanical Applications. Advanced Engineering Materials. 2017. Vol. 19(8). P. 1700154.

5. von Gratowski, S., Koledov, V., Shavrov, V., Petrenko, S., Irzhak, A., Shelyakov, A., Jede, R. Advanced System for Nanofabrication and Nanomanipulation Based on Shape Memory Alloy. In Frontiers in Materials Processing, Applications, Research and Technology (pp. 135-154). 2018. Springer, Singapore.

 

Для цитирования:

Фонгратовски С.В., Коледов В.В., Орлов А.П., Несоленов А.В., Смолович А.М., Лега П.В., Шавров В.Г., Фам В.Ч., Иржак А.В., Бхатчатаррия С., Моссе И.С., де Соуса А.С., Нкубе С., Колеман К. Применение метода механической наносборки «снизу вверх» для создания наоструктур на основе функционализированных углеродных нанотрубок для спинтроники и калоритроники. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. № 1. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jan20/4/text.pdf.
DOI 10.30898/1684-1719.2020.1.4