Regioselektiv magnetisering muliggjorde chirale halvledende heteronanorods

Et USTC-hold ledet af Prof. Shu-Hong Yu (USTC), samarbejder med prof. Zhiyong Tang (nationalt center for nanovidenskab og teknologi, Kina) og professor Edward H. Sargent (Toronto Universitet), har kastet nyt lys over emnet chirale uorganiske nanomaterialer. Forskere demonstrerede en regioselektiv magnetiseringsstrategi, opnåelse af et bibliotek af halvledende heteronanorods med chiroptiske aktiviteter.

Forskningsartiklen, med titlen "Regioselektiv magnetisering i halvledende nanorods, " blev offentliggjort i Natur nanoteknologi den 20. januar.

Kiralitet - egenskaben ved et objekt, der ikke kan overlejres med dets spejlbillede - er af udbredt interesse i fysik, kemi og biologi. Kiroptisk aktivitet i materialer kan tunes af elektriske og magnetiske overgangsdipoler. Til dato, den kemiske konstruktion af chirale nanomaterialer er blevet opnået gennem introduktionen af ​​chirale molekyler og geometrisk spiralformede strukturer for at give modulering, men disse metoder begrænser deres miljømæssige ustabilitet - chiralitet forsvinder under belysning, opvarmning eller i et hårdt kemisk miljø. Dårlig ledningsevne kan resultere, da ladningsoverførselsprocesser mod overfladereaktanter og elektroder hæmmes. Disse begrænsninger hæmmer yderligere praktiske anvendelser af chirale materialer på forskellige områder.

Design af magneto-optiske nanomaterialer giver mulighed for at modulere interaktionerne mellem elektriske og magnetiske dipoler via det lokale magnetfelt, understreger en anden lovende tilgang til at muliggøre chiralitet. At materialisere sådanne kirotisk aktive medier, Væksten af ​​magnetiske enheder skal opnås på målrettede placeringer af moder-nanomaterialer. Endimensionelle chalcogenid-halvleder nanorods skiller sig ud som overbevisende kandidater til at tjene som modermaterialer på grund af deres høje geometriske anisotropi, stort elektrisk dipolmoment langs nanorods, let sammensætning og størrelsesmodulationer, såvel som lovende anvendelser inden for katalyse, fotonik, og elektronik. Imidlertid, den epitaksiale vækst mellem værts- og motivmaterialer af store gitter og kemiske uoverensstemmelser, endsige den regioselektive vækst, byder på tekniske udfordringer.

tager udfordringen op, forskere rapporterede en dobbelt-buffer-lags ingeniørstrategi for at opnå den selektive vækst af magnetiske materialer på specifikke steder på en bred vifte af halvledende nanorods. Forfatterne integrerede sekventielt Ag ₂ S- og Au-mellemlag ved en spids af hver nanorod for at katalysere den stedspecifikke vækst af Fe ₃ O ₄ nanodomæner. På grund af det stedspecifikke magnetfelt, de resulterende magnetiserede heteronanorods udviser afbøjet elektrisk dipolmoment. På denne måde den ikke-nul-interaktion mellem elektriske og magnetiske overgangsdipoler inducerer chiroptisk aktivitet i fravær af chirale ligander, spiralformede strukturer og chirale gitter - et fænomen, der ikke observeres uden for modulering. Den regioselektive magnetiseringsstrategi åbner en ny vej til at designe optisk aktive nanomaterialer til chiralitet og spintronik.