Nanoteknik bygger på tillverkning av nanostrukturer. Forskare har nu lyckats odla en unik kolstruktur i nanoskala som liknar en liten snurrande mustasch. Deras metod kan leda till bildandet av mer komplexa nanonätverk. Forskare från Electronic Properties of Materials Group vid Fysiska fakulteten (University of Wien) och deras internationella samarbetspartners har publicerat sina resultat i Nature Publishing-gruppens nya tidskrift med öppen tillgång, Vetenskapliga rapporter .

Nanomaterial uppvisar unika egenskaper som bara kan utvecklas när materialets strukturer är mycket små – dvs. på nanoskala. För att utnyttja dessa speciella egenskaper som t.ex. till exempel, specifika kvanteffekter är det mycket viktigt att producera fördefinierade nanostrukturer på ett kontrollerat sätt och tolka bildningen av deras form. Forskare försöker förstå hur man initierar och kontrollerar tillväxten av nanomaterial och undersöker olika sätt att designa och bygga upp nanostrukturer med fin kontroll över former. I naturen, många organiska former växer bilateralt, det är, symmetriskt i två distinkta riktningar. Ett internationellt team av forskare från universitetet i Wien (Österrike), University of Surrey (UK) och IFW Dresden (Tyskland) har nu uppnått en sådan bilateral bildning av oorganiska nanomaterial i en kontrollerad miljö genom att implementera en ny metod.

Hur man odlar en nanomoustache

Forskarna trycksatte en gas bestående av kol- och järnatomer vid en förhöjd temperatur tills de observerade två armar av kolatomer spontant började växa ut ur en järnkärna. När järnkärnan var tillräckligt liten, de två kolarmarna började gå i spiral i ändarna så att hela nanostrukturen liknade en snurrande mustasch. "De uppmuntrande insikterna vi fick från våra experiment ger en mycket bra utgångspunkt för kontrollerad produktion av extraordinära nya material med designade nanostrukturer", förväntar sig Dr Hidetsugu Shiozawa, ledande författare till den vetenskapliga publikationen och forskare vid Fysiska fakulteten vid Wiens universitet.

Användbara brister

För att ta reda på mer om nanomoustachernas interna arkitektur, forskarna skar sitt nanomaterial i extremt tunna skivor och använde en speciell mikroskopiteknik – transmissionselektronmikroskopin – för att titta närmare på skivorna. När nanostrukturer växer, strukturella brister i materialet framträder som är karakteristiska för hur materialet bildades. I det observerade fiskbensmönstret av den skivade nanomoustache, fördelningen av de strukturella ofullkomligheterna gjorde det möjligt för forskarna att se tillbaka i tiden och utvinna ytterligare information om bildningen av nanomaterialet. För framtida tillämpningar kommer det att vara grundläggande att tillämpa sina kunskaper på tillväxten av nanostrukturer i 2 eller 3 dimensioner för att bygga regelbundna mönster och nätverk på nanoskala. Därför, forskarna strävar efter att förstå ännu mer om mekanismen bakom nanomustachernas bildningsmönster och siktar på att växa mer dimensionella och mer komplexa nanostrukturer i framtida forskningsprojekt.