Enkel ætseteknik til fremstilling af venstre- og højrehåndede nanostrukturer

Strukturer, der bare kan være verdens mindste skruer, er fremstillet af forskere fra Agency for Science, Teknologi og forskning (A*STAR), Singapore.

Det skruede gevind på en skrue er blandt de 'chirale' strukturer ', hvis spejlbillede er forskelligt fra originalen. Når den reduceres til nanometer skalaen, disse strukturer kunne have en vigtig rolle i nanosensorteknologi. Imidlertid, at lave en skrue af en lige ledning er ikke en lille opgave, selv i den makroskopiske verden. At gøre det på nanoskalaen har tidligere brugt bottom-up metoder, der vokser eller samler strukturen i en gas eller opløsning. Men sådanne tilgange kan være komplicerede, langsom og dyr.

Jun Wei fra A*STAR's Singapore Institute of Manufacturing Technology og kolleger fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, Nanyang Technological University og Nanjing Tech University i Kina, udviklet en enklere metode, der bruger ætsningsteknikker til at konvertere en lige nanotråd til en skrue.

Holdet skabte 10 mikrometer sølv nanotråde, 80 nanometer i diameter og med fem sider. Strukturerne blev fastgjort til et siliciumsubstrat og derefter anbragt i en opløsning af sølvnitrid i ethylenglycol ved 80 grader Celsius i 20 minutter. Prøven blev derefter skyllet ren, og processen blev gentaget fem gange.

Når de resulterende ledninger blev afbildet ved hjælp af et scannende transmissionselektronmikroskop, observerede teamet glatte kamme og riller, der minder om skruegevind. Interessant nok, en sådan struktur var ikke tydelig, når der blev anvendt et-trins ets.

Ætsning fungerer normalt langs bestemte krystallografiske retninger, fører til symmetriske strukturer, så teamet ønskede at vide, hvordan ækvivalente krystalfacetter kunne ætses på en anisotropisk måde. De foreslår, at denne usædvanlige ætsningstilstand kan begynde med oprettelsen af ​​gruber ved grænserne mellem de fem krystallografiske områder, der udgør den femkantede nanotråd. Disse gruber smelter i en vinkel, drevet af tilbøjeligheden til at minimere overfladeenergien, og dermed skabe kamme og riller, der spiraler rundt om nanotråden.

"Denne selektive ætsning drives af en hurtigere ætsningshastighed på nogle defekte steder på sølvnanotråden, "siger Wei." Således vi kan konvertere en regulær struktur til en ikke-symmetrisk. "

Sådanne kirale nanostrukturer har et meget større overfladeareal end en lige nanotråd af lignende størrelse. Dette gør dem potentielt nyttige til registrering af applikationer. "Vi håber derefter at bruge nanoskruerne til fremstilling af sensorer og gennemsigtige ledere, "siger Wei.

De A*STAR-tilknyttede forskere, der bidrager til denne forskning, er fra Singapore Institute of Manufacturing Technology og Institute of Materials Research and Engineering.