Stort fremskridt i forståelsen af, hvordan nanotråde dannes

Ny indsigt i, hvorfor og hvordan nanotråde antager den form, de gør, vil have dybtgående konsekvenser for udviklingen af ​​fremtidige elektroniske komponenter. Ph.d.-studerende Peter Krogstrup fra Nano-Science Center på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet står bag den opsigtsvækkende nye teoretiske model, som er udviklet i samarbejde med forskere fra CINAM-CNRS i Marseille. Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige magasin, Fysiske anmeldelsesbreve .

En af de vigtigste komponenter i fremtidige elektroniske enheder vil sandsynligvis være baseret på nanokrystaller, som er mindre end bølgelængden af ​​det lys, vores øjne kan registrere. Nanotråde, som er ekstremt tynde nanokrystal ledninger, forudses at spille en fremherskende rolle i disse teknologier på grund af deres unikke elektriske og optiske egenskaber. Forskere over hele verden har i årevis arbejdet på at forbedre egenskaberne af disse nanotråde.

Med sin forskning, Ph.d.-studerende Peter Krogstrup ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet har lagt grunden til en større forståelse for nanotråde. Med det kommer potentialet for at forbedre deres ydeevne, som vil bringe forskningen tættere på at blive anvendt i udviklingen af ​​solceller og computere. I den seneste udgave af Physical Review Letters beskriver han, hvordan, under visse betingelser, nanotråde danner en krystalstruktur, som egentlig ikke burde være mulig, set fra et energiperspektiv.

"Krystaller vil altid forsøge at antage den form, hvor deres indre energi er så lidt som muligt. Det er en grundlæggende fysiklov, og ifølge den skal disse nanotråde have en kubisk krystalstruktur, men vi ser næsten altid, at en stor del af strukturen er sekskantet", forklarer Peter Krogstrup, der har arbejdet med teorien de seneste år.

Katalysatorpartikelformen er nøglen

For at forklare hvorfor og hvornår disse krystaller bliver sekskantede, Peter Krogstrup har bl. som en del af sin doktorafhandling, undersøgte katalysatorpartikelens form (en lille nano-dråbe), som styrer væksten af ​​nanotrådene. Det ser ud til, at formen på dråben afhænger af mængden af ​​atomer fra gruppe 3 i det periodiske system, som udgør halvdelen af ​​atomerne i nanotrådskrystallen. Den anden halvdel, atomer fra gruppe 5 i det periodiske system, absorberes af dråben og derfor organiserer atomerne sig i et gitter, og nanotrådskrystallen vil vokse.

"Vi har vist, at det er formen på dråben, som bestemmer hvilken slags krystalstruktur nanotrådene opnår og med denne viden bliver det nemmere at forbedre nanotrådenes egenskaber", forklarer Peter Krogstrup og fortsætter:

"Krystalstrukturen har en enorm indflydelse på de elektriske og optiske egenskaber af nanotrådene, og man vil typisk gerne have, at de har en bestemt struktur, enten kubisk eller sekskantet. Jo bedre nanotråde vi kan lave, jo bedre elektroniske komponenter kan vi lave til gavn for os alle", siger Peter Krogstrup, hvis forskning udføres i samarbejde med firmaet SunFlake A/S, som er placeret på Nano-Science Center på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet. Virksomheden arbejder på at udvikle fremtidens solceller baseret på nanotråde.