Stort fremskridt i forståelsen af, hvordan nanotråde dannes

Et team af forskere fra University of California, Berkeley, har gjort et stort fremskridt med hensyn til at forstå, hvordan nanotråde dannes. Holdet, ledet af professor Peidong Yang, brugte en kombination af eksperimentelle og teoretiske teknikker til at studere væksten af ​​siliciumnanotråde. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Nature, giver ny indsigt i de grundlæggende mekanismer, der styrer dannelsen af ​​nanotråde.

Nanotråde er små, endimensionelle strukturer, der har en bred vifte af potentielle anvendelser inden for elektronik, optik og andre områder. Imidlertid har deres vækst og kontrol været begrænset af vores forståelse af den underliggende fysik.

Berkeley-holdets gennembrud kom, da de indså, at væksten af ​​silicium nanotråde er styret af en konkurrence mellem to modsatrettede kræfter:overfladeenergi og elastisk energi. Overfladeenergi er den energi, der er forbundet med overfladen af ​​nanotråden, mens elastisk energi er den energi, der er forbundet med deformationen af ​​nanotrådens krystalstruktur.

Når overfladeenergien er høj, vil nanotråden have tendens til at vokse i en glat, cylindrisk form. Men når den elastiske energi er høj, vil nanotråden have tendens til at vokse i en facetteret form med flade sider og skarpe kanter.

Forskerne fandt ud af, at balancen mellem overfladeenergi og elastisk energi kan styres af vækstbetingelserne. Ved at variere temperatur, tryk og sammensætning af vækstmiljøet var de i stand til at dyrke siliciumnanotråde med en række forskellige former og størrelser.

Holdets resultater giver en ny ramme for at forstå væksten af ​​nanotråde. Denne ramme vil gøre det muligt for forskere at designe og dyrke nanotråde med de ønskede egenskaber til specifikke applikationer.

Evnen til at kontrollere væksten af ​​nanotråde er et stort skridt fremad i udviklingen af ​​nanoteknologi. Nanotråde forventes at spille en nøglerolle i fremtidige teknologier, såsom avanceret elektronik, solceller og medicinsk udstyr.

Reference

Peidong Yang et al. "Konkurrence mellem overfladeenergi og elastisk energi i siliciumnanowire vækst." Nature 456, 218 (2008).