Samtidig detektering af polariteterne af hundredvis af halvledende nanotråde

Forskere ved University of Valencia har udviklet en teknik til at bestemme de individuelle polariteter af hundredvis af halvledende nanotråde i en enkelt, tidsbesparende proces. Anført af Ana Cros, direktør for Universitat de Valèncias (UV) Materials Science Institute (ICMUV), undersøgelsen udgør et stort skridt fremad i både vores forståelse og anvendelse af disse strukturer, da deres polaritet definerer egenskaberne af enheder lavet af.

Halvledende nanotråde er strukturer, der kun er titusinder af nanometer i diameter med et typisk længde-til-bredde-forhold på omkring 1000 - som et menneskehår, kun tusind gange mindre. Så meget, at de ofte omtales som endimensionelle materialer, og de har faktisk mange interessante egenskaber, der ikke ses i større 3D-materialer. Halvledende nanotråde er i øjeblikket blandt de mest undersøgte nanometriske strukturer og er de grundlæggende byggesten for en række optoelektroniske enheder, der kilder, registrere og kontrollere lys, såsom lysdetektorer, emittere og nanosensorer.

Indtil nu, at bestemme deres polariteter krævede, at nanotrådene blev analyseret én for én som en del af en kompleks og tidskrævende proces. Denne nye teknik bruger et mikroskop med atomstyrke og en Kelvin-sonde til at detektere minimale kræfter og måle de elektriske egenskaber af prøvens overflade. Når det kombineres med avanceret dataanalyse, disse målinger afslører polariteterne af hundredvis af nanotråde på samme tid.

Ana Cros tilbyder os en analogi:"Vores mikroskop udforsker overfladen af ​​prøven på samme måde, som en blind person udforsker deres omgivelser:det bruger en sonde som en stok, få en idé om overfladeegenskaber baseret på ændringer i vibrationer. Forskellen mellem mikroskopet og stokken er, at dens spids er ekstremt skarp. Hvis vi så tilføjer den elektriske ladning, vi er i stand til at måle de elektriske egenskaber af overfladen af ​​meget små genstande uden selv at skulle røre ved dem."

Kendt som Kelvin probe force microscopy (KPFM), denne teknik har gjort det muligt at bestemme de individuelle polariteter af over 100 nanotråde på samme tid. Núria Garro, forsker ved ICMUV, forklarer:"Det, der plejede at tage dage - at skulle vælge nanotrådene en efter en og i sidste ende ødelægge prøven - tager nu et spørgsmål om timer, uden at pådrage sig nogen som helst skade på prøven".

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver og blev udført i fællesskab med universitetet i Murcia, universitetet i Grenoble og den franske atomenergikommission. Det udgør et af de primære resultater fra en ny linje af forsket åbnet på ICMUV til undersøgelse af optoelektroniske processer i avancerede materialer og overflader. Det blev udført som en del af det europæiske projekt NANOWIRING (FP7-People) og blev ledet i Valencia af Núria Garro.