Detta är en avbildning av falskfärgad elektronmikroskop av zigzag-nanotrådarna där de raka sektionerna separeras av triangulära leder och specifika enhetsfunktioner är exakt lokaliserade vid de kinkade korsningarna i de andra trådarna. Upphovsman:Bozhi Tian, Lieber Group, Harvard Universitet
(PhysOrg.com) - Ta nanomaterial till en ny nivå av strukturell komplexitet, forskare har bestämt hur de ska införa knäck i pilraka nanotrådar, förvandla dem till sicksackande två- och tredimensionella strukturer med motsvarande avancerade funktioner.
Arbetet beskrivs i veckan i tidningen Naturnanoteknik av Harvard University -forskare under ledning av Bozhi Tian och Charles M. Lieber.
Bland andra möjliga applikationer, författarna säger, den nya tekniken kan främja en ny nanoskala för att upptäcka elektriska strömmar i celler och vävnader.
"Vi är mycket glada över de utsikter denna forskning öppnar för nanoteknik, "säger Lieber, Mark Hyman, Jr. professor i kemi vid Harvards fakultet för konst och vetenskap. "Till exempel, våra nanostrukturer möjliggör integration av aktiva enheter i nanoelektroniska och fotoniska kretsar, samt helt nya tillvägagångssätt för extra- och intracellulära biologiska sensorer. Det senare området är ett område där vi redan har spännande nya resultat, och en som vi tror kan förändra hur mycket elektrisk registrering i biologi och medicin utförs. "
Lieber och Tians tillvägagångssätt innebär kontrollerad introduktion av triangulära "stereocentrar" - i huvudsak, fixerade 120º -leder - i nanotrådar, strukturer som tidigare varit styvt linjära. Dessa stereocentra, analogt med de kemiska naven som finns i många komplexa organiska molekyler, introducera kinks i 1-D nanostrukturer, förvandla dem till mer komplexa former.
Detta är en avbildning av falskfärgad elektronmikroskop av zigzag-nanotrådarna där de raka sektionerna separeras av triangulära leder och specifika enhetsfunktioner är exakt lokaliserade vid de kinkade korsningarna i de andra trådarna. Upphovsman:Bozhi Tian, Lieber Group, Harvard Universitet
Forskarna kunde introducera stereocentrar som nanotrådar själva monterade. De stoppade tillväxten av 1-D-nanostrukturerna i 15 sekunder genom att ta bort viktiga gasformiga reaktanter från den kemiska bryggen där processen ägde rum, ersätta dessa reaktanter efter att fogar hade införts i nanostrukturerna. Detta tillvägagångssätt resulterade i en avkastning på 40 procent av böjda nanotrådar, som sedan kan renas för att uppnå högre utbyten.
"Stereocentrerna framstår som" knäck, 'och avståndet mellan knäck är helt kontrollerat, säger Tian, forskarassistent vid Harvards institution för kemi och kemisk biologi. "Dessutom, vi visade allmänheten i vårt tillvägagångssätt genom syntes av 2-D-kisel, germanium, och kadmiumsulfid nanotrådstrukturer. "
Forskningen av Lieber och Tian är den senaste på ett år som har gjorts av forskare för att kontrollera nanotrådars sammansättning och struktur under syntes. Trots framsteg inom dessa områden, förmågan att kontrollera design och tillväxt av självmonterande nanostrukturer har varit begränsad.
Lieber och Tians arbete tar bildandet av 2-D-nanostrukturer ett steg längre genom att möjliggöra introduktion av elektroniska enheter på stereocentrerna.
"Ett viktigt koncept som kom fram från dessa studier är att introducera funktionalitet vid definierade nanoskala -punkter för första gången - med andra ord, nanodevices som kan 'självmärka, "" Säger Lieber. "Vi illustrerade denna nya förmåga genom införandet av p-n-dioder och fälteffekttransistorer just vid stereocentrerna."
Sådana självmärkta strukturer kan öppna möjligheten att införa nanoelektronik, fotodetektorer, eller biologiska sensorer i komplexa nanoskala strukturer.
Källa:Harvard University (nyheter:webb)
