Kompositer är kombinationer av material som ger egenskaper som är otillgängliga i något material. Ett klassiskt exempel på en komposit är glasfiber - plastfibrer vävda med glas för att ge styrka till hockeyklubbor eller skrovet på en båt. Till skillnad från de väletablerade teknikerna för att producera glasfiber och andra kompositer i makroskala, dock, det finns inga allmänna scheman tillgängliga för att göra kompositer i nanoskala.

Nu, forskare vid Berkeley Labs Molecular Foundry, i samarbete med forskare vid University of California, Berkeley, har visat hur nanokompositer med önskade egenskaper kan designas och tillverkas genom att först sätta ihop nanokristaller och nanorods belagda med korta organiska molekyler, kallas ligander. Dessa ligander ersätts sedan med kluster av metallkalkogenider, såsom kopparsulfid. Som ett resultat, klustren länkar till nanokristall- eller nanorodbyggstenarna och hjälper till att skapa en stabil nanokomposit. Teamet har tillämpat detta schema på mer än 20 olika kombinationer av material, inklusive tätpackade nanokristallsfärer för termoelektriska material och vertikalt inriktade nanorods för solceller.

"Vi har precis börjat förstå hur en kombination av material på nanoskala kan öppna upp nya möjligheter för elektroniska egenskaper och effektiv energiteknik, sa Delia Milliron, Direktör för anläggningen för oorganiska nanostrukturer vid Molecular Foundry. "Denna nya process för att tillverka oorganiska nanokompositer ger oss oöverträffad förmåga att ställa in komposition och kontrollera morfologi."

Forskarna förväntar sig efterfrågan från användare som söker detta senaste tillskott till gjuteriets arsenal av materialsyntesfunktioner, eftersom denna mix-and-match-metod för nanokompositer skulle kunna användas i en oändlig lista med applikationer, inklusive material för sådana populära användningsområden som batterielektroder, solceller och elektronisk datalagring.

"Det fina med vår metod är inte bara flexibiliteten hos kompositioner som kan uppnås, men den lätthet med vilken detta kan göras. Ingen specialutrustning krävs, en mängd olika substrat kan användas och processen är skalbar, " sa Ravisubhash Tangirala, en postdoktoral forskare i gjuteriet som arbetar med Milliron.