De unika magnetiska egenskaperna hos koboltfosfid-nanotrådar står dem bra som framtida komponenter i högpresterande enheter. Till skillnad från bulkmaterial, dessa ultraljudsmässiga långsträckta kristaller består av enkeldomänstrukturer som står för deras superparamagnetism-en temperaturinducerad magnetism som uppstår i ett magnetfält. För att behålla och fullt ut utnyttja detta beteende, forskare måste generera material som består av exakt placerade och orienterade byggstenar. Sådana överbyggnader är nu tillgängliga, tack vare utvecklingen av en metod som använder temperaturförändringar för att anpassa enskilda nanotrådar. Ming-Yong Han från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, Sinapore, ledde forskningen.

Nuvarande nanokristall självmonteringsmetoder involverar avsättning av en kristallsuspension på en fast yta, och avdunstar sedan långsamt lösningsmedlet. Teoretiskt sett avdunstningen ökar de relativt svaga attraktionskrafterna som finns mellan nanokristaller, tvingar dem att anpassa sig. Dock, höga inriktningsgrader för anisotropa strukturer-de som uppvisar riktningsberoende fysiska egenskaper-är fortfarande svåra att uppnå.

"Vi tog en tydlig väg från den långsamma avdunstningsstrategin, "säger Han. Hans teams strategi följde liknande principer som de som används vid kemisk syntes. Först, de reagerade ett koboltderivat med fosfidprekursorn trioktylfosfin (TOP) vid hög temperatur. Detta producerade TOP-belagda nanotrådar. Nästa, de lagrade lösningen där nanotrådarna bildades vid olika temperaturer. Dessa lagringar, eller "åldrande", temperaturer producerade större, väldefinierade överbyggnader med olika inriktningar.

Att tvätta nanotrådarna utan det senare steget resulterade i slumpmässiga arrangemang eller små sammansättningar. Efter kylning och åldring av reaktionsblandningen vid rumstemperatur i två timmar, laget observerade överbyggnader bestående av nästan en miljon vertikalt stående nanotrådar. I detta arrangemang, varje nanotråd var omgiven av sex andra i ett bikakemönster. När den kyls till rumstemperatur och sedan kyls, reaktionsblandningen producerade förlängda ark av nanotrådar som är inriktade sida vid sida horisontellt.

Överbyggnaderna motstod alla höga temperaturer, ultraljud, eller organisk lösningsmedelsbehandling, indikerar starka sammanhängande krafter mellan nanotrådarna. Ytterligare undersökningar visade att under självmonteringen, TOP -molekylerna kontinuerligt adsorberas och desorberas från nanotrådarna, få dem i nära kontakt. Detta orsakade att irreversibla kemiska bindningar bildades mellan nanokristallerna, underlätta och förbättra deras anpassning.

Teamet testar för närvarande överbyggnadernas prestanda mot de slumpmässigt orienterade nanotrådarna för att utforska deras möjliga användning som sensorer eller elektriska komponenter som kallas induktorer. "Vi försöker också utvidga denna metod till att självmontera andra system, med hopp om att etablera en mer universell metod för att anpassa anisotropa nanokristaller, "tillägger Han.