Ny forskning hjælper med at få mest muligt ud af nanoskala katalytiske effekter til nanoteknologi

Forskning udført af forskere ved Swansea University hjælper med at imødegå udfordringen med at inkorporere nanoskalastrukturer i fremtidige halvlederenheder, der vil skabe nye teknologier og påvirke alle aspekter af hverdagen.

Dr. Alex Lord og professor Steve Wilks fra Center for Nanohealth ledede den kollaborative forskning offentliggjort i Nano bogstaver . Forskerholdet så på måder at konstruere elektrisk kontaktteknologi på små skalaer med enkle og effektive modifikationer af nanotråde, der kan bruges til at udvikle forbedrede enheder baseret på nanomaterialerne. Veldefinerede elektriske kontakter er essentielle for ethvert elektrisk kredsløb og elektronisk enhed, fordi de styrer strømmen af ​​elektricitet, der er grundlæggende for den operationelle kapacitet.

Daglige materialer, der bliver skaleret ned til størrelsen af ​​nanometer (en million gange mindre end en millimeter på en standardlineal) af videnskabsmænd på globalt plan, ses som fremtiden for elektroniske enheder. De videnskabelige og tekniske fremskridt fører til nye teknologier såsom energiproducerende tøj til at drive vores personlige gadgets og sensorer til at overvåge vores helbred og det omgivende miljø.

I løbet af de kommende år vil dette yde et massivt bidrag til den eksplosion, som er tingenes internet, der forbinder alt fra vores hjem til vores biler til et netværk af kommunikation. Alle disse nye teknologier kræver lignende fremskridt inden for elektriske kredsløb og især elektriske kontakter, der gør det muligt for enhederne at arbejde korrekt med elektricitet.

Professor Steve Wilks sagde:"Nanoteknologi har leveret nye materialer og nye teknologier, og anvendelserne af nanoteknologi vil fortsætte med at ekspandere i løbet af de kommende årtier med meget af dens anvendelighed, der stammer fra effekter, der opstår på atom- eller nanoskala. Med fremkomsten af nanoteknologi, nye teknologier er dukket op, såsom kemiske og biologiske sensorer, kvanteberegning, energihøst, lasere, og miljø- og foton-detektorer, men der er et presserende behov for at udvikle nye elektriske kontaktforberedelsesteknikker for at sikre, at disse enheder bliver en hverdagsrealitet."

"Traditionelle metoder til konstruktion af elektriske kontakter er blevet anvendt på nanomaterialer, men negligerer ofte de nanoskalaeffekter, som nanovidenskabsmænd har arbejdet så hårdt for at afdække. I øjeblikket, der er ikke en designværktøjskasse til at skabe elektriske kontakter af udvalgte egenskaber til nanomaterialer, og i nogle henseender halter forskningen bagefter vores potentielle anvendelse af de forbedrede materialer."

Swanseas forskerhold brugte specialiseret eksperimentelt udstyr og samarbejdede med professor Quentin Ramasse fra SuperSTEM Laboratory, Science and Facilities Technology Council. Forskerne var i stand til fysisk at interagere med nanostrukturerne og måle, hvordan ændringerne i nanoskalaen påvirkede den elektriske ydeevne.

Deres eksperimenter fandt for første gang, at simple ændringer af katalysatorkanten kan tænde eller slukke for den dominerende elektriske ledning og vigtigst af alt afsløre en kraftfuld teknik, der vil gøre det muligt for nanoingeniører at vælge egenskaberne for fremstillingsbare nanotrådenheder.

Dr. Lord sagde:"Eksperimenterne havde en enkel forudsætning, men var udfordrende at optimere og tillade atom-skala billeddannelse af grænsefladerne. Men, det var vigtigt for denne undersøgelse og vil gøre det muligt at undersøge mange flere materialer på lignende måde."

"Denne forskning giver os nu en forståelse af disse nye effekter og vil give ingeniører i fremtiden mulighed for pålideligt at producere elektriske kontakter til disse nanomaterialer, hvilket er afgørende for de materialer, der skal bruges i fremtidens teknologier.

"I den nærmeste fremtid kan dette arbejde hjælpe med at forbedre nuværende nanoteknologiske enheder såsom biosensorer og også føre til nye teknologier såsom Transient Electronics, der er enheder, der formindskes og forsvinder uden et spor, hvilket er en væsentlig egenskab, når de anvendes som diagnostiske værktøjer inde i menneskelige legeme."