(Phys.org)—Forskare vid North Carolina State University har utvecklat en ny typ av struktur i nanoskala som liknar en "nano-shish-kebab, " bestående av flera tvådimensionella nanoark som verkar vara spetsade på en endimensionell nanotråd. Men utseendet kan lura, eftersom nanotråden och nanosheet faktiskt är en enda, tredimensionell struktur bestående av en enda, sömlös serie av germaniumsulfid (GeS) kristaller. Strukturen lovar att användas vid skapandet av nya, tredimensionella (3D) teknologier.

Forskarna tror att detta är det första konstruerade nanomaterialet som kombinerar endimensionella och tvådimensionella strukturer där alla komponenter har en gemensam kristallin struktur.

Genom att kombinera nanotråden och nanosheets till en enda "heterostruktur" skapas ett material med både stor yta och – eftersom GeS är en halvledare – förmågan att överföra elektriska laddningar effektivt. Nanoarken ger en mycket stor yta, och nanotråden fungerar som en kanal som kan överföra laddningar mellan nanosheets eller från nanosheets till en annan yta. Denna kombination av funktioner innebär att den kan användas för att utveckla 3D-enheter, som nästa generations sensorer, fotodetektorer eller solceller. Denna 3D-struktur kan också vara användbar för att utveckla ny energilagringsteknik, som nästa generations superkondensatorer.

"Vi tror att det här tillvägagångssättet också kan användas för att skapa heterostrukturer som dessa med andra material vars molekyler bildar liknande kristallina lager, såsom molybdensulfid (MoS2), " säger Dr Linyou Cao, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid NC State och medförfattare till en artikel om forskningen. "Och, medan germaniumsulfid har utmärkta fotoniska egenskaper, MoS2 har mer lovande för elektroniska applikationer."

Processen, Cao säger, är också attraktivt eftersom "det är billigt och skulle kunna skalas upp för industriella processer."

För att skapa nano-shish-kebab, forskarna börjar med att skapa en GeS nanotråd som är cirka 100 nanometer bred. Nanotråden utsätts sedan för luft, skapar kärnbildningsställen på trådytan genom svag oxidation. Nanotråden exponeras sedan för GeS-ånga, som formas till tvådimensionella nanoark vid var och en av kärnbildningsställena.

"Vårt nästa steg är att se om vi kan skapa dessa heterostrukturer i andra material, som MoS2, " säger Cao. "Vi tror att vi kan, men vi måste bevisa det."

Pappret, "Epitaxial Nanosheet-Nanowire Heterostructures, " publicerades online 18 februari in Nanobokstäver .