En guldfugl kan lave sin egen halvlederhud

En guldfugl i nanoskala giver en mere præcis rute til dyrkning/syntetisering af nanoserede halvledere, der kan bruges i nanolasere og andre applikationer.

Hokkaido Universitets forskere har udtænkt en unik tilgang til fremstilling af nanosiserede halvledere på en metaloverflade. Detaljerne om metoden blev rapporteret i journalen Nano bogstaver og kunne yderligere undersøge fremstilling af nanosiseret lys og energiforbrugere.

Tilgangen, udviklet af Hokkaido University's Research Institute for Electronic Science og Hokkai-Gakuen University, indebærer at generere lokaliseret varme på en guld-nanopartikel i en sommerfuglformet nanostruktur. Varmen forårsager hydrotermisk syntese, hvor halvledende zinkoxid krystalliserer på guld -nanopartiklen.

Forskere har undersøgt måder til omhyggeligt at placere halvledere i nanostørrelse på metalliske partikler for at udnytte dem til nanolasering og nanolithografi, for eksempel. Men de nuværende metoder mangler præcision eller er for dyre.

Den tilgang, der er udviklet af det japanske team, overvinder disse spørgsmål.

Teamet gennemførte først simuleringer for at bestemme de optimale betingelser for præcist at styre produktionen af ​​varme i nanostrukturer. De udnyttede et fænomen kaldet overfladeplasmonresonans, en proces, der delvis omdanner lys til varme i metalliske materialer.

Ifølge simuleringerne en sommerfuglformet nanostruktur bestående af to rhombusguldpartikler placeret på hver side af en guldnanorod ville føre til optimale forhold. I dette system, nanoroden, eller sommerfuglens krop, fungerer som en nanoheater ved hjælp af et specifikt polariseret lys. Efter at have drejet lyspolarisationen 90 grader, rhombuspartiklerne, eller sommerfuglens vinger, skulle fungere som en antenne til at samle lys på subbølgelængdepunkter i sommerfuglens halvlederhud.

For at teste denne teori, de fremstillede guldfuglen og lagde den i vand inde i et glaskammer. En opløsning fremstillet af lige dele zinknitrathexahydrat og hexamethylentetramin blev tilsat til kammeret, som derefter blev forseglet og anbragt på et mikroskopisk stadium. Da laserlyset skinnede på systemet inde i kammeret, nanoroden opvarmede og halvledende zinkoxidpartikler krystalliserede langs dens overflade, som de forventede.

Dette demonstrerede, at den sommerfuglformede guldnano-antenne præcist kan kontrollere, hvor plasmonassisteret hydrotermisk syntese forekommer, muliggør derfor lokalisering af nanoserede halvledere.

"Yderligere forskning forventes at føre til udviklingen af ​​kraftige lyskilder i nano-størrelse, yderst effektive fotoelektriske konverteringsenheder, og fotokatalysatorer, "siger Hokkaido Universitets Keiji Sasaki fra forskergruppen." Det kan også føre til applikationer inden for halvlederelektronik og optisk behandling af kvanteoplysninger. "