Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University usaram modelos de nanotubos de carbono para produzir nanofios de monochalcogeneto de metal de transição (TMM), que têm apenas 3 átomos de diâmetro. São 50 vezes mais longos do que as tentativas anteriores e podem ser estudados isoladamente, preservando as propriedades de objetos atomicamente quase "1D". A equipe viu que um único fio se torce quando perturbado, sugerindo que nanofios isolados têm propriedades mecânicas únicas que podem ser aplicadas à comutação em nanoeletrônica.

Os materiais bidimensionais passaram da curiosidade teórica à aplicação na vida real em menos de duas décadas; o exemplo mais conhecido destes, grafeno, consiste em folhas bem ordenadas de átomos de carbono. Embora estejamos longe de aproveitar todo o potencial do grafeno, sua notável condutividade elétrica e térmica, propriedades ópticas e resiliência mecânica já levaram a uma ampla gama de aplicações industriais. Os exemplos incluem soluções de armazenamento de energia, biossensor, e até substratos para tecidos artificiais.

Ainda, apesar da transição bem-sucedida de 3D para 2D, a barreira que separa 2D e 1D tem sido significativamente mais desafiadora de superar. Uma classe de materiais conhecida como monochalcogenetos de metais de transição (TMMs, metal de transição + elemento do grupo 16) têm recebido interesse particular como um nanofio potencial em nanoeletrônica de precisão. Os estudos teóricos existem há mais de 30 anos, e estudos experimentais preliminares também conseguiram fazer pequenas quantidades de nanofios, mas estes geralmente eram agrupados, muito curto, misturado com material a granel ou simplesmente de baixo rendimento, particularmente quando técnicas de precisão estavam envolvidas, e. litografia. O agrupamento foi particularmente problemático; forças conhecidas como forças de van der Waals forçariam os fios a se agregar, mascarando efetivamente todas as propriedades exclusivas dos fios 1D que se pode desejar acessar e aplicar.

Agora, uma equipe liderada pelo professor assistente Yusuke Nakanishi da Tokyo Metropolitan University conseguiu produzir grandes quantidades de nanofios simples bem isolados de TMM. Eles usaram minúsculo, rolos abertos de carbono de camada única, ou nanotubos de carbono (CNTs), para moldar a montagem e reação de molibdênio e telúrio em fios de um vapor. Eles conseguiram produzir fios isolados simples de TMM, que tinham apenas 3 átomos de espessura e cinquenta vezes mais do que aqueles feitos usando os métodos existentes. Esses "tubos de ensaio" de nanômetros também demonstraram não estar quimicamente ligados aos fios, preservando efetivamente as propriedades esperadas de fios TMM isolados. Mais importante, eles efetivamente "protegeram" os fios uns dos outros, permitindo um acesso sem precedentes a como esses objetos 1D se comportam isoladamente.

Enquanto imagina esses objetos usando microscopia eletrônica de transmissão (TEM), a equipe descobriu que esses fios exibiam um efeito de torção único quando expostos a um feixe de elétrons. Esse comportamento nunca foi visto antes e espera-se que seja exclusivo para fios isolados. A transição de uma estrutura reta para uma estrutura torcida pode oferecer um novo mecanismo de comutação quando o material é incorporado em circuitos microscópicos. A equipe espera que a capacidade de fazer nanofios 1D bem isolados possa expandir significativamente nossa compreensão das propriedades e mecanismos por trás da função dos materiais 1D.