Designer Nanomaterials On-Demand:Forskere rapporterer universel metode til oprettelse af nanoskala kompositter

Kompositmaterialer er kombinationer af materialer, der producerer egenskaber, der er utilgængelige i et materiale. Et klassisk eksempel på en komposit er glasfiber - plastfibre vævet med glas for at tilføje styrke til hockeystave eller skroget på en båd. I modsætning til de veletablerede teknikker til fremstilling af glasfiber og andre kompositter i makroskala, imidlertid, der er ikke generelle skemaer til rådighed for fremstilling af kompositter i nanoskala.

Nu, forskere ved Berkeley Labs Molecular Foundry, i samarbejde med forsker ved University of California, Berkeley, har vist, hvordan nanokompositter med ønskede egenskaber kan designes og fremstilles ved først at samle nanokrystaller og nanorods belagt med korte organiske molekyler, kaldet ligander. Disse ligander erstattes derefter med klynger af metalchalcogenider, såsom kobbersulfid. Som resultat, klyngerne knytter sig til nanokrystal- eller nanorodbyggestenene og hjælper med at skabe en stabil nanokomposit. Holdet har anvendt denne ordning på mere end 20 forskellige kombinationer af materialer, herunder tætpakkede nanokrystalkugler til termoelektriske materialer og vertikalt justerede nanorods til solceller.

"Vi er lige begyndt at forstå, hvordan kombination af materialer på nanoskala kan åbne op for nye muligheder for elektroniske egenskaber og effektive energiteknologier, " sagde Delia Milliron, Direktør for faciliteten for uorganiske nanostrukturer på Molecular Foundry. "Denne nye proces til fremstilling af uorganiske nanokompositter giver os en hidtil uset evne til at tune sammensætning og kontrollere morfologi."

Forskerne forventer efterspørgsel fra brugere, der søger denne seneste tilføjelse til støberiets arsenal af materialesyntesefunktioner, da denne mix-and-match tilgang til nanokompositter kunne bruges i en uendelig liste af applikationer, inklusive materialer til så populær anvendelse som batterielektroder, solceller og elektronisk datalagring.

"Det smukke ved vores metode er ikke kun fleksibiliteten af ​​kompositioner, der kan opnås, men den lethed, hvormed dette kan gøres. Der kræves ikke specialudstyr, en række forskellige substrater kan bruges, og processen er skalerbar, " sagde Ravisubhash Tangirala, en støberi post-doc forsker, der arbejder med Milliron.