(Phys.org) – Effektivare övervakning av föroreningsnivåer på arbetsplatsen är i horisonten efter utvecklingen av en ny konstruktionsmetod för mikroskopiska strukturer gjorda av guld.

Måttenheten för nanostrukturer, en nanometer, är en miljarddels meter eller ungefär 1/50, 000 bredden på ett typiskt människohår. Material, inklusive guld, konstruerade i denna lilla skala har mycket olika kemiska och fysikaliska egenskaper än de som tillverkas i större skala.

Monash Universitys docent Udo Bach, hans team från Institutionen för materialteknik och medarbetare från CSIRO och Australian Synchrotron har använt en okonventionell bottom-up-strategi för att tillverka nanostrukturer med guldnanopartiklar.

Resultatet är guldnanostrukturer med överlägsna förmågor som kan byggas in i övervakningsutrustning för att känna av närvaron av kemiska och biologiska föroreningar. De är 36 gånger känsligare än nuvarande kommersiella avkänningssubstrat. Guldnanostrukturerna har också förmågan att absorbera ljus, vilket öppnar vägen för förbättrad absorption av solenergi i solceller.

Två huvudstrategier används för att tillverka nanostrukturer. Top-down är en konventionell tillverkningsmetod där ett bulkmaterial tillverkas för att erhålla mindre funktioner, medan bottom-up-metoden börjar med nanopartiklar för att bygga en större struktur.

Forskarna fann att användningen av bottom-up-metoden gav dem en ny grad av frihet att kontrollera placeringen av nanopartiklarna.

"För att utnyttja den fulla potentialen hos nya material, tekniker måste utvecklas som gör att vi kan integrera dem i vardagliga enheter som solpaneler och utrustning för föroreningsövervakning, " sa docent Bach.

"Två nivåer av kontroll är avgörande för sådana tekniker:förmågan att integrera nanopartiklar i befintliga strukturer och förmågan att kontrollera orienteringen av dessa nanometerstora byggstenar för att bilda ordnade arrayer."

Huvudförfattare och doktorand Thibaut Thai från Institutionen för materialteknik sa att bottom-up-metoden var som att bygga med Lego ... i nanoskala.

"Små guldblock sammanfogades tills den slutliga strukturen nåddes. Genom att kontrollera orienteringen av nanoroderna kunde vi bygga mer komplexa nanostrukturer, " sa Mr Thai.

"Genom att utveckla ett sätt att kontrollera monteringen av nanopartiklar på ytor, vi kunde minska problemet med att integrera dessa nanostrukturer i funktionella applikationer."

Docent Bach sa att användningen av dessa nya arrayer av nanopartiklar inte skulle begränsas till sensorapplikationer. Forskargruppen fokuserade nu på att utveckla sina egenskaper i fotoniska kretsar, vilket i slutändan kan leda till optiska datortillämpningar.

Melbourne Center for Nanofabrication och Australian Synchrotron var båda avgörande för framgången för detta projekt.

Forskningsresultaten publicerades i Angewandte Chemie med klassificeringen "Very Important Paper", ett betyg som ges till mindre än fem procent av de tidningar som tidskriften publicerar.