At komme tæt på, 3-D visning af guld nanostjerner

Ekstremt små strukturer, langt mindre i diameter end et hårstrå, kunne i høj grad gavne sensorer og andre enheder. For at mestre disse nanomaterialer, videnskabsmænd skal bestemme deres form. Det er svært. Forskere udviklede en ny måde at udføre høj opløsning, 3-D billeddannelse af bittesmå metalliske strukturer. Metoden anvender scanning transmission elektronmikroskopi (STEM). Ved at bruge denne metode, videnskabsmænd målte 3D-strukturen af ​​små guldstjerner, "nanostjerner." Kombineret med computersimuleringer, den nye metode forudsagde nøjagtigt de fysiske og optiske egenskaber sammenlignet med eksperiment.

For første gang, forskere brugte STEM tomografi til at forudsige de fysiske og optiske egenskaber af et nanomateriale. Disse materialer kan have forbedrede optiske egenskaber, stammer fra plasmoniske virkninger. Denne nye metode lover at estimere formen og relaterede parametre for komplekse strukturer af enhver vilkårlig form og sammensætning. Disse materialer kan føre til nye sensorer og diagnostiske anvendelser.

Guld nanostjerner er en klasse af plasmoniske nanomaterialer, der viser lovende i overfladeforstærkede Raman-spredningsbaserede applikationer og varme elektrondrevne plasmoniske enheder. Imidlertid, vigtige grundlæggende materialeegenskaber er svære at måle, på grund af deres komplekse, spiky morfologi - som er grundlæggende for de feltforbedringer, der gør nanostjerner interessante. Typisk, nanostjerne egenskaber såsom volumen, overfladeareal, og ekstinktionskoefficient er blot estimeret ved hjælp af en meget forenklet, håndterbar - men ofte unøjagtig - repræsentation af morfologien. I dette arbejde, Center for Functional Nanomaterials (CFN)-brugere fra Rutgers University og CFN-medarbejdere udtænkte en ny metode til at beregne disse grundlæggende materialeegenskaber, bruger høj opløsning, 3-D topografisk information om individuelle nanostjerner som input til finite element beregninger af volumen, overfladeareal, og morfologiafhængig ekstinktionskoefficient. De opnåede 3-D-morfologier med STEM-tomografien. Denne nye metode lover at estimere formafhængige parametre for komplekse nanostrukturer af enhver vilkårlig form og sammensætning, yderst relevant for plasmoniske materialer og enheder.