Nanostrukturer er mere værd end deres vægt i guld

(Phys.org) — Mere effektiv overvågning af forureningsniveauer på arbejdspladsen er i horisonten efter udviklingen af ​​en ny konstruktionsmetode til mikroskopiske strukturer lavet af guld.

Måleenheden for nanostrukturer, en nanometer, er en milliardtedel af en meter eller omkring 1/50, 000 bredden på et typisk menneskehår. Materialer, inklusive guld, konstrueret i denne lille skala har vidt forskellige kemiske og fysiske egenskaber end dem, der fremstilles i større skala.

Monash Universitys lektor Udo Bach, hans team fra Department of Materials Engineering og samarbejdspartnere fra CSIRO og den australske Synchrotron har brugt en ukonventionel bottom-up strategi til at fremstille nanostrukturer med guld nanopartikler.

Resultatet er guld nanostrukturer med overlegne evner, der kan indbygges i overvågningsudstyr for at fornemme tilstedeværelsen af ​​kemiske og biologiske forurenende stoffer. De er 36 gange mere følsomme end nuværende kommercielle sensorsubstrater. Guld nanostrukturerne har også evnen til at absorbere lys, som åbner vejen for forbedret absorption af solenergi i solceller.

To hovedstrategier bruges til at fremstille nanostrukturer. Top-down er en konventionel fremstillingsmetode, hvor et bulkmateriale fremstilles for at opnå mindre funktioner, mens bottom-up metoden starter med nanopartikler for at bygge en større struktur.

Forskerne fandt ud af, at brugen af ​​bottom-up-metoden gav dem en ny grad af frihed til at kontrollere placeringen af ​​nanopartiklerne.

"For at udnytte det fulde potentiale af nye materialer, Der skal udvikles teknikker, der gør det muligt for os at integrere dem i hverdagens enheder såsom solpaneler og udstyr til forureningsovervågning, " sagde lektor Bach.

"To kontrolniveauer er afgørende for sådanne teknikker:evnen til at integrere nanopartikler i eksisterende strukturer og evnen til at kontrollere orienteringen af ​​disse nanometerstore byggesten til dannelse af ordnede arrays."

Hovedforfatter og ph.d.-kandidat Thibaut Thai fra Institut for Materialeteknik sagde, at bottom-up-metoden var som at bygge med Lego ... på nanoskala.

"Små blokke af guld blev sat sammen, indtil den endelige struktur blev nået. Kontrol af orienteringen af ​​nanoroderne gjorde det muligt for os at bygge mere komplekse nanostrukturer, " sagde hr. Thai.

"Ved at udvikle en måde at kontrollere samlingen af ​​nanopartikler på overflader, vi var i stand til at reducere problemet med at integrere disse nanostrukturer i funktionelle applikationer."

Lektor Bach sagde, at brugen af ​​disse nye arrays af nanopartikler ikke ville være begrænset til sensorapplikationer. Forskerholdet fokuserede nu på at udvikle deres egenskaber i fotoniske kredsløb, hvilket i sidste ende kan føre til optiske computerapplikationer.

Melbourne Center for Nanofabrication og Australian Synchrotron var begge afgørende for dette projekts succes.

Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Angewandte Chemie med klassifikationen "Meget vigtigt papir", en karakter givet til mindre end fem procent af de artikler, tidsskriftet udgiver.