2D nanosheets odlade på en 1D nanotråd kan kombinera fördelarna med båda dimensionerna och kan möjliggöra nya funktioner som inte kan erhållas från var och en av komponenterna separat. Kredit:Chun Li, et al. ©2013 American Chemical Society
(Phys.org) —Genom att odla 2D nanosheets längs ytan av en 1D nanotråd, forskare har syntetiserat en ny heterostruktur i 3D nanoskala som de kallar – av lämpliga skäl – "shish kabobs". På grund av integreringen av de två dimensionaliteterna, de nya strukturerna kan ha en mängd olika tillämpningar, till exempel för omvandling av solenergi, energilagring, och fotonik.
Forskarna, Chun Li, et al., vid North Carolina University i Raleigh, Norra Carolina; och Oak Ridge National Laboratory i Oak Ridge, Tennessee, har publicerat en artikel om nanosheet-nanowire heterostructures i ett nyligen utgåva av Nanobokstäver .
Än så länge, den mesta forskningen om odling av heterostrukturer i nanoskala har fokuserat på att kombinera material som har samma dimensioner. Studier som involverar att kombinera material med olika dimensioner har förblivit begränsade eftersom det är mycket svårare att integrera dessa material i en enda struktur på grund av deras olika tillväxtmekanismer.
Dock, som forskarna här förklarar, Att integrera material med olika dimensioner är attraktivt eftersom det kan kombinera fördelarna med båda materialen samtidigt som det mildrar nackdelarna. Som ett resultat, sådana heterostrukturer kan möjliggöra nya funktioner som inte kan erhållas från var och en av komponenterna separat.
SEM-bilder av nanosheet-nanowire heterostrukturer. Forskarna fann att luftexponering underlättar kärnbildning av nanosheets genom att modifiera ytan på nanotråden. Kredit:Chun Li, et al. ©2013 American Chemical Society
För att syntetisera de nya nanosheet-nanowire-strukturerna i denna studie, forskarna använde en tvåstegsmetod, först odla nanotrådarna och sedan odla nanotrådarna på vissa platser på nanotrådarna. De använde germaniumsulfid som material för båda komponenterna, men förutspår att samma tillvägagångssätt kommer att gälla för andra liknande material.
För att ge nanotråd-nanoark heterostrukturer, forskarna exponerade de odlade nanotrådarna för luft under några minuter till några dagar innan steget för tillväxt av nanoark. Luftexponeringen orsakar sannolikt mild oxidation på ytan av nanotrådarna, som ändrar dess ytegenskaper. Forskarna tror att dessa ytimperfektioner kan underlätta kärnbildningen av nanoarken bättre än en perfekt yta kan.
Efter att nanotrådarna exponerades för luft, forskarna kunde framgångsrikt odla nanosheets på nanotrådens yta längs den radiella riktningen, så att de placerades som kycklingbitar och paprika på ett spett. Förutom deras tilltalande på grund av denna ovanliga arkitektur, heterostrukturerna av nanotråd-nanoark har också en tilltalande kombination av egenskaper, särskilt en stor yta på grund av 2D nanosheets och effektiv laddningstransport på grund av 1D nanotråden. Av dessa anledningar, de nya nanostrukturerna kan ha tillämpningar inom solceller, superkondensatorer, litiumjonbatterier, 3D optoelektronik, och kemisk avkänning.
Copyright 2013 Phys.org
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från Phys.org.
