Forskare vid Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory har rapporterat framsteg med att tillverka avancerade material i nanoskala. Den spontana självmonteringen av nanostrukturer som består av flera element banar väg för material som kan förbättra en rad energieffektiva tekniker och datalagringsenheter.

ORNL Materials Science and Technology Divisions forskare Amit Goyal ledde insatsen, kombinera teoretiska och experimentella studier för att förstå och kontrollera självmonteringen av isolerande bariumzirkoniumoxidnanodots och nanorods i barium-koppar-oxid supraledande filmer.

"Vi fann att ett stamfält som utvecklas runt de inbäddade nanodots och nanorods är en viktig drivkraft i självmontering, sa Goyal, en UT-Battelle Corporate Fellow. "Genom att justera töjningsfältet, nanodefekterna är självmonterade i den supraledande filmen och inkluderade defekter som är inriktade i både vertikala och horisontella riktningar."

Den kontrollerade monteringen i det supraledande materialet resulterade i kraftigt förbättrade egenskaper, Goyal sa, inklusive en markant minskning av materialets anisotropi, eller riktningsberoende, önskas för många storskaliga, högtemperatursupraledningsapplikationer.

Den spänningsinställning som teamet visade har implikationer i nanoskalatillverkningen av kontrollerade, självmonterade nanostrukturer av flera element, med egenskaper lämpliga för en rad elektriska och elektroniska applikationer, inklusive multiferroics, magnetoelektrik, termoelektriska, solceller, informationslagring med ultrahög densitet och supraledare med hög temperatur.

"Sådana nanokompositfilmer med olika sammansättning, koncentration, egenskapsstorlek och rumslig ordning kan producera ett antal nya och aldrig tidigare skådade egenskaper som inte uppvisas i enskilda material eller faser som består av kompositfilmerna, sa Goyal.

Forskningen rapporteras idag i tidskriften Avancerade funktionella material .