Teknisk stof på atomniveau

Mens miniaturiseringen af ​​teknologien fortsætter, videnskabsmænd søger at konstruere materialer på atomniveau. I Naturkommunikation , forskere fra RIKEN Cluster for Pioneering Research og RIKEN Center for Advanced Photonics, sammen med samarbejdspartnere, rapportere en tør overførselsteknik for at placere kulstofnanorør af optisk kvalitet på en præcis måde uden opløsningsmiddel.

Carbon nanorør er en lovende type materiale med potentielle anvendelser i applikationer såsom lysdioder, enkelt-elektron transistorer, eller som enkeltfotonkilder. De er hovedsageligt rør lavet af grafen snoet på bestemte måder, og måden de er snoet på er afgørende for at producere de ønskede egenskaber. At skabe enheder med ønskede egenskaber kræver præcis manipulation af positionen og orienteringen af ​​nanorørene, sammen med en egenskab kendt som chiralitet, som i det væsentlige beskriver, hvor meget den er snoet. Det er svært at manipulere molekylerne præcist, imidlertid, da brug af opløsningsmidler eller højtemperaturbehandling uundgåeligt efterlader nanorørene snavsede, hæmmer deres optiske egenskaber.

For at løse dette problem, forskerne ledte efter en måde at konstruere nanorørene på uden at bruge opløsningsmidler. De eksperimenterede med antracen, et kemikalie afledt af olie, som et offermateriale. I det væsentlige, de samlede nanorøret op på et stillads af antracen for at bære det, hvorhen de ville, og brugte derefter varme til at sublimere anthracen, efterlader nanorøret i en optisk uberørt tilstand. De udviklede også en metode til at overvåge fotoluminescensen af ​​nanorørene under overførslen, sikre, at et nanorør med de ønskede optiske egenskaber ville blive placeret på det rigtige sted.

Gruppen bekræftede, at efter den tørre overførsel, de resterende nanorør har lys fotoluminescens, op til 5, 000 gange så lyst som det oprindelige molekyle, en kvalitet, der gør dem ideelle til optiske enheder. Ud over, gruppen var i stand til præcist at placere nanorøret oven på en optisk resonator i nanostørrelse, forbedring af lysemissionsegenskaberne.

Ifølge Keigo Otsuka fra RIKEN Cluster for Pioneering Research, avisens første forfatter, "Vi mener, at denne teknologi ikke kun kan bidrage til skabelsen af ​​nanoenheder fra kulstofnanorør med ønskede egenskaber, men også til konstruktionen af ​​systemer af højere orden, der er baseret på den frie kombination af atomlagsmaterialer og andre nanostrukturer."

"Udover det, " siger Yuichiro Kato, lederen af ​​gruppen, "denne teknologi har potentialet til at bidrage til udviklingen af ​​atomisk definerede teknologier, der går ud over nanoteknologi, hvor materialer med præcise strukturer på atomniveau bruges som byggesten til at designe og bygge funktioner, der er forskellige fra eksisterende materialer."