Ny metode til at konstruere overflader langs flere retninger i en nanotråd

Nanoskala endimensionelle nanostrukturer (dvs. nanotråde) tilbyder enorme muligheder inden for fotovoltaik og fotonik på grund af deres exceptionelle optiske og elektriske egenskaber, som er helt indstillelige ved at variere deres arkitektur. Desværre, nuværende syntetiske begrænsninger har hindret rækken af ​​undersøgelser og enheder, der kan laves med sådanne strukturer.

I et nyligt manuskript, udgivet online som et brev i Natur nanoteknologi , Northwestern University-forskere har fundet en måde at konstruere overflader langs flere retninger i en nanotråd. Denne nye teknik, kaldet koaksial litografi (COAL), tilbyder en kombination af radiale og langsgående grader af kompositionsfrihed inden for nanotråden. Syntetisk kontrol over den radiale dimension kombineret med muligheden for selektivt at slette funktioner, der bruges til at bygge nanotrådene, udvider markant rækken af ​​arkitekturer, der kan syntetiseres ved hjælp af COAL.

Professor Chad A. Mirkin, den tilsvarende forfatter til papiret, sagde, "COAL giver mulighed for rationelt design og forberedelse af nanotråde med meget komplekse arkitekturer, som ikke kan laves med andre teknikker."

Teknikken præsenteret i papiret repræsenterer et betydeligt fremskridt inden for syntese af nanomaterialer ved design, fordi den er anvendelig til en lang række materialer såsom metaller, organiske halvledere, metaloxider og metalchalcogenider.

Integrationen af ​​plasmoniske (metal) nanoreringer omkring og inden for halvleder nanotråde med hidtil uset kontrol over deres placeringer og dimensioner blev også demonstreret i dette arbejde. Kapaciteten til at integrere disse to typer materialer i én konstruktion er meget eftertragtet på grund af metalnanostrukturers ekstraordinære evne til at forbedre lysabsorptionen i halvledere. Ved kontrollerbart at indlejre en lyskoncentrerende plasmonisk nanorering i kerne/skal halvleder nanotråde, forfatterne rapporterede en betydelig forbedring af fotodetektionsevnerne af halvleder nanotråde.

Mirkins ph.d. studerende Tuncay Ozel og postdoc-forsker Gilles Bourret, ligeværdige bidragydere til avisen, sagde, "Ved at bruge vores tilgang, et næsten ubegrænset antal skaller kan fremstilles på den samme nanotråd. Komplet afstemning med hensyn til overfladeplasmonresonans og elektrisk felt ved at kontrollere diameteren, længde og ringafstand rapporteres med en hidtil uset præcision på under 10 nanometer. Både nanotråd- og plasmoniske samfund vil finde disse fremskridt betydelige. "

Mirkin tilføjede, "Jeg tror, ​​at COAL dramatisk vil øge kapaciteten hos forskere, der er interesserede i at studere kemi og fysik af negative overfladematerialer, grænseflader mellem organiske og uorganiske materialer, og lys-stof interaktioner. Denne teknik giver mulighed for syntese af materialer med arkitekturer, der er uopnåelige på andre måder."