Solceller, telefonskærme og belysning kan transformeres ved hjælp af nanokrystalmonteringsmetode

Smart telefoner, tablets og bærbare skærme, kameralinser, biosensorer, integrerede chips og solceller er blandt de applikationer, der kan drage fordel af en innovativ metode til nanokrystalmontering, der er banebrydende af australske forskere.

Nanokrystaller har en bred vifte af eksisterende og potentielle anvendelser, men de er ofte fremstillet med våde kemiske metoder, der giver udfordringer, når de søger at integrere dem effektivt i enheder.

Imidlertid, forskere fra ARC Center of Excellence in Exciton Science har demonstreret en yderst effektiv og kontrollerbar metode til at samle enkelte nanopartikler direkte i en præ-mønstret skabelon.

De har delt detaljerne i denne teknik i en artikel offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer der gennemgår feltets tilstand og opsummerer deres nye tilgang.

Ved at anvende et elektrisk felt på et bestemt styrkeniveau, en teknik kaldet elektroforetisk aflejring (EPD), forskere ved University of Melbourne og Australiens nationale videnskabsagentur, CSIRO, var i stand til at oprette et næsten perfekt enkelt nanokrystal -array ved hjælp af enten guld -nanosfærer eller guld -nanoroder.

Og ved at tilpasse potentialet, der anvendes på materialerne som en del af dette felt, forskerne opdagede endda, at de var i stand til at diktere, om nanokrystaller samles i lodrette eller vandrette konfigurationer.

Hovedforfatter Mr Heyou Zhang, en ph.d. kandidat, sagde:"Konventionelle nanofabrikationsmetoder producerer normalt 2-D nanostrukturer. Med evnen til at samles i både lodrette og vandrette retninger og med rumlig kontrol af nanopartiklerne på overfladen, denne metode giver langt flere muligheder for at bygge og fremstille nanoskala strukturer. "

Selvom manuskriptet fokuserer på samling af guld -nanokrystaller, teknikken er blevet anvendt på halvlederkvantumpunkter, magnetiske nanopartikler og organiske nanopartikler.

Det næste mål for forskningen er oprettelsen af ​​en enkelt "on-off" switch med quantum dot, som kan udgøre en del af en logisk gate eller hukommelsespixel til informationslagring med høj densitet.

Imidlertid, der er allerede interesse fra branchepartnere også på andre områder.

"Vi kan bruge samlede nanokrystaller i guld som en plasmonisk pixel, som er en farvedisplayenhed med høj renhed og farvemætning, "Heyou sagde.

"Det giver meget tydelig farve med vinkel- eller polarisationsafhængige egenskaber, som har potentiale som en sikkerhedsfunktion eller inden for medicinsk billeddannelse. "

Heyou føler, at tilgangen har et stort potentiale som en universel nanomaterialemontagemetode.

Han sagde:"Vi kan bruge disse partikler til at opbygge rekonfigurerbare metallinser, f.eks. linserne på din telefon.

"Linsens tykkelse på dit telefonkamera er begrænset af optiske geometrier, men med denne metode kan du muligvis reducere den til mikrometerstørrelse. "

Centret leder efter partnere til at hjælpe med at skalere den nye EPD-proces.

Seniorforfatter professor Paul Mulvaney, direktør for ARC Center of Excellence in Exciton Science, sagde, "Heyou har fundet en ny tilgang til storstilet fremstilling af nanomaterialer. Denne deponeringsmetode løser en grundlæggende vejspærring for nanoteknologi og skaber en levedygtig vej til miniaturisering af både optiske og elektroniske enheder."