Forskere bøjer nanotråde i 2-D og 3-D strukturer

(PhysOrg.com) - At tage nanomaterialer til et nyt niveau af strukturel kompleksitet, forskere har bestemt, hvordan man indfører knæk i pil-lige nanotråde, forvandle dem til zigzagging af to- og tredimensionelle strukturer med tilsvarende avancerede funktioner.

Arbejdet er beskrevet i denne uge i journalen Naturnanoteknologi af forskere ved Harvard University ledet af Bozhi Tian og Charles M. Lieber.

Blandt andre mulige applikationer, forfatterne siger, den nye teknologi kunne fremme en ny nanoskala tilgang til påvisning af elektriske strømme i celler og væv.

"Vi er meget begejstrede for de udsigter, denne forskning åbner for nanoteknologi, "siger Lieber, Mark Hyman, Jr. professor i kemi ved Harvards fakultet for kunst og videnskab. "For eksempel, vores nanostrukturer muliggør integration af aktive enheder i nanoelektroniske og fotoniske kredsløb, samt helt nye tilgange til ekstra- og intracellulære biologiske sensorer. Sidstnævnte område er et område, hvor vi allerede har spændende nye resultater, og en, vi mener, kan ændre måden, hvorpå meget elektrisk registrering i biologi og medicin udføres. "

Lieber og Tians tilgang indebærer kontrolleret introduktion af trekantede "stereocentre" - i det væsentlige, faste 120º samlinger - i nanotråde, strukturer, der tidligere har været stift lineære. Disse stereocentre, analog med de kemiske nav, der findes i mange komplekse organiske molekyler, introducere kinks i 1-D nanostrukturer, forvandle dem til mere komplekse former.

Forskerne var i stand til at introducere stereocentre som nanotråde selvsamlede. De stoppede væksten af ​​1-D-nanostrukturer i 15 sekunder ved at fjerne centrale gasformige reaktanter fra den kemiske brygning, hvor processen foregik, udskiftning af disse reaktanter efter samlinger var blevet indført i nanostrukturer. Denne fremgangsmåde resulterede i et udbytte på 40 procent af bøjede nanotråde, som derefter kan renses for at opnå højere udbytter.

"Stereocentrene fremstår som 'knæk, 'og afstanden mellem knæk er fuldstændig kontrolleret, "siger Tian, en forskningsassistent i Harvards afdeling for kemi og kemisk biologi. "I øvrigt, vi demonstrerede generaliteten af ​​vores tilgang gennem syntese af 2-D silicium, germanium, og cadmiumsulfid -nanotrådstrukturer. "

Forskningen fra Lieber og Tian er den seneste i en årelang indsats fra forskere for at kontrollere sammensætning og struktur af nanotråde under syntese. På trods af fremskridt på disse områder, evnen til at kontrollere design og vækst af selvsamlende nanostrukturer har været begrænset.

Lieber og Tians arbejde tager dannelsen af ​​2-D nanostrukturer et skridt videre ved at muliggøre introduktion af elektroniske enheder på stereocentrene.

"Et vigtigt begreb, der opstod fra disse undersøgelser, er at introducere funktionalitet på definerede nanoskala -punkter for første gang - med andre ord, nanodeapparater, der kan 'mærke sig selv, "" Siger Lieber. "Vi illustrerede denne nye evne ved at indsætte p-n-dioder og felt-effekt-transistorer præcist ved stereocentrene."

Sådanne selvmærkede strukturer kan åbne op for muligheden for at indføre nanoelektronik, fotodetektorer, eller biologiske sensorer i komplekse nanoskala strukturer.

Kilde:Harvard University (nyheder:web)