Ny kemisk metode baner vejen for at lave et større udvalg af lysfølsomme materialer

Forskere fra Singapores Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) og National University of Singapore (NUS) har skabt en ny kemisk metode, der muliggør udviklingen af ​​en række små lysledende metal-halvlederkontakter. Disse lysfølsomme komponenter i nanostørrelse kan hjælpe med at skabe biobilleddannelsesetiketter såvel som bedre fotokatalysatorer, der bruges i brændselsceller.

At stikke en bold på en lille stang kan virke simpelt, men prøv at gøre det i en skala en milliard gange mindre. Forskere har lavet 'tændstik-lignende' nano-størrelser af metalkugle-halvlederstang med lysfølsomme egenskaber i nogen tid, men med store besvær og strenge begrænsninger på den type metaller, der kan bruges. Den 'tændstikslignende' form bruges, fordi enderne af en halvlederstang har vist sig at være mere kemisk reaktive sammenlignet med andre former, hvilket gør det lettere at aflejre metaller. Forskere fra IMRE og NUS har for nylig opdaget en kemisk proces, der ikke kun er nemmere at udføre, men som i høj grad udvider rækken af ​​forskellige metaller, der kan kobles sammen med halvlederne. Dette åbner vejen for strukturer i nanostørrelse med forbedrede fotoledende egenskaber eller med helt nye funktioner. For eksempel, de nye nanostrukturer, der er kemisk syntetiseret af forskerne, kan blive videreudviklet som etiketter til forbedrede bio-billeddannelsesapplikationer såsom magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), fluorescens og mørk felt billeddannelse.

Med henvisning til muligheden for, at nanostrukturerne bliver brugt til at forbedre nuværende biobilleddannelsesteknikker, Dr Chan Yin Thai, en IMRE videnskabsmand, forklaret, "Gennembruddet kan tillade flere billeddannelsestilstande at blive understøttet af en enkelt etiket, som kan forbedre de nuværende billeddannelsesmuligheder markant og give anledning til kraftfulde diagnostiske værktøjer”.

De lysfølsomme metal-halvlederpoler har også iboende gode fotokatalytiske egenskaber, hvor kemiske reaktioner udløses af lys. I øjeblikket, forskerne ser på at bruge den nye metode til at fremstille materialer, der har 'grønne' fotokatalytiske applikationer, for eksempel, materialer, der forbedrer vandopdelingen for at producere brint mere effektivt til brændselsceller; og materialer, der aktivt nedbryder miljøforurenende stoffer på udsatte overflader som bygninger og biler.

"Udviklingen af ​​metal-halvleder nanostrukturer til brug i enheder er stadig i sin vorden, men at have adgang til en lang række forskellige metaller åbner virkelig døre til et stort antal muligheder for videnskabelig udforskning og er en afgørende milepæl for at sikre fortsat F&U, ” forklarede Dr. Chan.

Forskerne brugte en ny tilgang til at udvikle den nye metode - ved at udnytte de lysfølsomme egenskaber af halvleder-'polen'. Ved at lægge guldpartikler på 'stangen' og derefter behandle den med UV-lys, IMRE- og NUS-forskerne opdagede, at dette gjorde det lettere at vedhæfte en større variation af metaller, bruger kun milde kemikalier. Før denne undersøgelses succes, metallerne, der kunne bruges til 'bolden', var begrænsede. De kemikalier, der var nødvendige ved konventionel behandling, skulle være milde, så det ikke ville nedbryde halvlederens 'pol'. Nedbrydningen af ​​'polen' ville påvirke strukturens fotokatalytiske egenskaber. Dette begrænsede mangfoldigheden af ​​metaller, der kunne bruges, da hårdere metaller ikke kunne fastgøres på 'stangen' ved hjælp af de milde kemikalier.