Forskare från Singapores Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) och National University of Singapore (NUS) har skapat en ny kemisk metod som möjliggör utvecklingen av en mängd små ljusledande metall-halvledarkontakter. Dessa ljuskänsliga komponenter i nanostorlek kan hjälpa till att skapa bioavbildningsetiketter såväl som bättre fotokatalysatorer som används i bränsleceller.
Att sticka en boll på en liten stolpe kan verka enkelt men försök att göra det i en skala som är en miljard gånger mindre. Forskare har tillverkat "tändsticksliknande" nanostora metallkula-halvledarstolpar med ljuskänsliga egenskaper under en tid men med stora svårigheter och strikta begränsningar för vilken typ av metaller som kan användas. Den "tändsticksliknande" formen används eftersom ändarna på en halvledarstolpe har visat sig vara mer kemiskt reaktiva jämfört med andra former, vilket gör att metaller kan avsättas lättare. Forskare från IMRE och NUS har nyligen upptäckt en kemisk process som inte bara är enklare att utföra utan avsevärt utökar utbudet av olika metaller som kan kopplas till halvledarna. Detta öppnar vägen för strukturer i nanostorlek med förbättrade fotokonduktiva egenskaper eller med helt nya funktioner. Till exempel, de nya nanostrukturerna som syntetiserats kemiskt av forskarna kan vidareutvecklas som etiketter för förbättrade bioavbildningstillämpningar som magnetisk resonanstomografi (MRI), fluorescens och mörkfältsavbildning.
Med hänvisning till möjligheten att nanostrukturerna används för att förbättra nuvarande bioavbildningstekniker, Dr Chan Yin Thai, en IMRE-forskare, förklarade, "Genombrottet kan tillåta flera bildlägen att stödjas av en enda etikett, som avsevärt kan förbättra nuvarande bildbehandlingsmöjligheter och ge upphov till kraftfulla diagnostiska verktyg”.
De ljuskänsliga metall-halvledarpolens egenskaper har också i sig goda fotokatalytiska egenskaper, där kemiska reaktioner utlöses av ljus. För tillfället, forskarna tittar på att använda den nya metoden för att producera material som har "gröna" fotokatalytiska tillämpningar, till exempel, material som förbättrar vattendelning för att producera väte mer effektivt för bränsleceller; och material som aktivt bryter ned miljöföroreningar på utsatta ytor som byggnader och bilar.
"Utvecklingen av metall-halvledarnanostrukturer för användning i enheter är fortfarande i sin linda men att ha tillgång till en stor mängd olika metaller öppnar verkligen dörrar till ett stort antal möjligheter för vetenskaplig utforskning och är en avgörande milstolpe för att säkerställa fortsatt FoU, Dr Chan förklarade.
Forskarna använde ett nytt tillvägagångssätt för att utveckla den nya metoden – genom att utnyttja de ljuskänsliga egenskaperna hos halvledar-”polen”. Genom att sätta guldpartiklar på "stolpen" och sedan behandla den med UV-ljus, IMRE- och NUS-forskarna upptäckte att detta gjorde det lättare att fästa en större mängd metaller, använder endast milda kemikalier. Innan denna forskning lyckades, metallerna som kunde användas för "bollen" var begränsade. Kemikalierna som behövdes vid konventionell behandling måste vara milda så att de inte skulle bryta ned halvledar-"polen". Nedbrytningen av "polen" skulle påverka strukturens fotokatalytiska egenskaper. Detta begränsade mängden metaller som kunde användas eftersom tuffare metaller inte kunde fästas på "stolpen" med de milda kemikalierna.
