Carbon in a twirl:Videnskaben bag en selvsamlet nano-carbon helix

Nanoteknologi trækker på fremstillingen af ​​nanostrukturer. Det er nu lykkedes for forskere at dyrke en unik kulstofstruktur på nanoskala, der ligner et lille snoet overskæg. Deres metode kan føre til dannelsen af ​​mere komplekse nano-netværk. Forskere fra Electronic Properties of Materials Group ved Det Fysiske Fakultet (University of Wien) og deres internationale samarbejdspartnere har offentliggjort deres resultater i det nye open-access-tidsskrift fra Nature Publishing-gruppen, Videnskabelige rapporter .

Nanomaterialer udviser unikke egenskaber, der kun kan udfolde sig, når materialets strukturer er meget små – dvs. på nanoskalaen. For at udnytte disse særlige ejendomme som f.eks. for eksempel, specifikke kvanteeffekter er det meget vigtigt at producere foruddefinerede nanostrukturer på en kontrolleret måde og fortolke dannelsen af ​​deres form. Forskere forsøger at forstå, hvordan man initierer og kontrollerer væksten af ​​nanomaterialer og udforsker forskellige måder at designe og opbygge nanostrukturer med fin kontrol over former. I naturen, mange organiske former vokser bilateralt, det er, symmetrisk i to adskilte retninger. Et internationalt team af forskere fra Universitetet i Wien (Østrig), University of Surrey (UK) og IFW Dresden (Tyskland) har nu opnået en sådan bilateral dannelse af uorganiske nanomaterialer i et kontrolleret miljø ved at implementere en ny metode.

Hvordan man dyrker en nanomoustache

Forskerne satte en gas bestående af kulstof- og jernatomer under tryk ved en forhøjet temperatur, indtil de observerede to arme af kulstofatomer spontant begyndte at vokse ud af en jernkerne. Da jernkernen var lille nok, de to carbonarme begyndte at spiralere i deres ender, så hele nanostrukturen havde en slående lighed med et snoet overskæg. "Den opmuntrende indsigt, vi fik fra vores eksperimenter, giver et meget godt udgangspunkt for den kontrollerede produktion af ekstraordinære nye materialer med designet nanostrukturer", forventer Dr. Hidetsugu Shiozawa, førende forfatter til den videnskabelige publikation og forsker ved det fysiske fakultet ved universitetet i Wien.

Nyttige ufuldkommenheder

For at finde ud af mere om nanomoustachernes interne arkitektur, forskerne skar deres nanomateriale i ekstremt tynde skiver og brugte en særlig mikroskopiteknik - transmissionselektronmikroskopi - for at se nærmere på skiverne. Når nanostrukturer vokser, der opstår strukturelle ufuldkommenheder i materialet, som er karakteristiske for den måde, materialet blev dannet på. I det observerede sildebensmønster af den snittede nanomoustache, fordelingen af ​​de strukturelle ufuldkommenheder gjorde det muligt for forskerne at se tilbage i tiden og udtrække yderligere oplysninger om dannelsen af ​​nanomaterialet. For fremtidige applikationer vil det være fundamentalt at anvende deres viden til væksten af ​​nanostrukturer i 2 eller 3 dimensioner for at opbygge regulære mønstre og netværk på nanoskalaen. Derfor, forskerne stræber efter at forstå endnu mere om mekanismen bag dannelsesmønsteret af nanomoustaches og sigter mod at dyrke mere dimensionelle og mere komplekse nanostrukturer i fremtidige forskningsprojekter.