Ett team av forskare som arbetar vid Argonne National Laboratorys (ANL) Center for Nanoscale Materials har framgångsrikt ristat tunna filmer av ultrananokristallin diamant (UNCD) till nanotrådar, öka materialets funktionalitet och tillhandahålla potentiella förbättringar av tillverkningen av biosensorer.

UNCD tunna filmer är en speciell form av diamant som uppfanns vid ANL, och föremål för ett enormt intresse på grund av materialets mycket önskvärda förmåga att ändra dess elektriska egenskaper när den kemiska bindningen mellan korngränserna modifieras. "Det är ett mycket attraktivt kolbaserat material med ett brett utbud av tillämpningar inom kommunikation, medicin, och försvar, " konstaterar Sumant.

Ett primärt motiv bakom sina studier, han förklarar, är att förstå de elektriska transportegenskaperna hos UNCH när det är tillverkat till en nanotrådsgeometri. De vill också se hur dessa egenskaper kan förändras genom att ändra den kemiska bindningen vid korngränsen och genom att samtidigt dra fördel av ökat yta-till-volymförhållande.

"Vi har visat en väg för att tillverka UNCD nanotrådar, med bredder så små som 30 nanometer vid en tjocklek av 40 nanometer, genom att använda en top-down tillverkningsmetod som kombinerar elektronstrålelitografi och [en] reaktiv jonetsningsprocess, säger Sumant.

Bland de exceptionella elektriska egenskaperna hos UNCD nanotrådarna, forskarna upptäckte också en resistens som är extremt känslig för adsorption av gasmolekyler vid korngränserna. Denna upptäckt öppnar nya möjligheter för tillverkning av avancerade sensorer i nanoskala för specifik användning, enligt teamet.

Den största fördelen med UNCD framför andra material, han förklarar, är att det ger stabil funktionalisering, vilket kan vara mycket användbart för att tillverka en ny typ av sensorer.

UNCD nanotrådar förväntas initialt hitta tillämpningar inom biosensorområdet, eller i tryck- eller gassensorer, som skulle kunna användas av mikroelektromekaniska system (MEMS) och halvledarindustrin.