Nanoplader og nanotråde

Forskere i Kina, har fundet en bekvem måde til selektivt at forberede germaniumsulfid -nanostrukturer, inklusive nanoplader og nanotråde, som er mere aktive end deres bulk-modstykker og kan åbne vejen for lavere omkostninger og sikrere optoelektronik, konvertering af solenergi og hurtigere computerkredsløb.

Germanium monosulfid, GeS, fremstår som et af de vigtigste "IV – VI" halvledermaterialer med potentiale i opto-elektroniske applikationer til telekommunikation og computing, og som en absorber af lys til brug ved solenergikonvertering. En vigtig egenskab er dens meget lavere toksicitet og miljøpåvirkning sammenlignet med andre halvledere fremstillet med cadmium, bly og kviksølv. Det er billigere end andre materialer lavet med sjældne og ædle metalelementer. Ja, glasagtig GeS er blevet brugt i lasere, fiberoptiske enheder og infrarøde linser samt omskrivbare optiske diske og ikke-flygtige hukommelsesenheder i flere år. Det bruges også i vid udstrækning som en fast elektrolyt i ledende broer med random access memory (RAM) -enheder.

Repertoiret for dette materiale kan udvides meget mere med den ekstra kontrol, som dets anvendelse som nanostrukturerede systemer muligvis tillader. Liang Shi og Yumei Dai fra University of Science and Technology i Kina, i Hefei, påpege, at forskningen på dette område har haltet bagefter med andre IV-VI-halvledere. De håber at kunne ændre det og har fokuseret på, hvordan nanosheets og nanotråde fra GeS let kan dannes. De har brugt røntgenpulverdiffraktion, transmissionselektronmikroskopi, energidispersiv røntgenspektrometri og scanningselektronmikroskopi for at undersøge strukturen, morfologi, deres prøvers sammensætning og optiske absorptionsegenskaber.

Holdet brugte simpel "våd" kemi til at syntetisere deres produkter ved hjælp af germaniumdichlorid-dioxankompleks, thiourinstof og oleylamin (OLA) som udgangsmaterialer. Ingredienserne blev blandet i en forseglet reaktionskolbe, sprængt med ultralyd for at udelukke luft og derefter omrørt og opvarmet. Holdet var i stand til at lave nanoark af GeS på denne måde, hvis processen blev udført i flere timer ved 593 Kelvin. Ved højere temperatur, 613 Kelvin, de fandt ud af, at arkene ender op i nanotråde. Ja, den præcise opvarmningstid og temperatur tillod dem at kontrollere strukturen af ​​det endelige produkt. Teamet foreslår, at oprulningen af ​​nanosheets til nanotråde drives af overfladespændingen mellem arket og OLA -molekylerne under opvarmningen.

Efter at have bevist den strukturelle integritet af deres GeS nanotråde og nanosheets, teamet byggede flere testenheder - en fotoresponsiv enhed - som de brugte til at evaluere produkternes optiske og elektroniske egenskaber. Holdet siger, at de har demonstreret "enestående fotoresponsiv adfærd". Dette "angiver den potentielle anvendelse af asyntetiserede GeS-nanosheets og nanotråde i solenergiomdannelsessystemer, såsom fremstilling af fotovoltaiske enheder ".