Genom att kontrollera temperaturen på kiselstavar när de växer, forskare vid Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory kan sätta scenen för framsteg inom antireflekterande solceller, datorskärmar, TV-skärmar, glasögon med mera.

Målet att tillverka endimensionella kiseldioxidstrukturer med fast storlek och att exakt kunna kontrollera diametern under tillväxt har länge gäckat forskarna. Nu, Panos Datskos och Jaswinder Sharma har visat vad de beskriver som den adresserbara lokala kontrollen av diametern för varje segment av kiselstaven.

"I naturen, många invecklade strukturer utvecklas och växer som svar på deras miljöer, sa Sharma, en Wigner Fellow och motsvarande författare till Angewandte Chemie International Edition papper som beskriver processen. "Till exempel, förutom genotyp, Skalformen styrs också av den lokala miljön i många ostron och pilgrimsmusslor."

Att ta en signal från naturen, genom att manipulera reaktionstemperaturen under tillväxten, Sharma och medförfattaren Datskos kunde kontrollera tjockleken samtidigt som de behöll kontrollen över varje segment av staven separat.

När forskarna ökade tillväxttemperaturerna, segmentets diameter blev mindre. Genom att öka inkubationstiden, de erhöll längre segment vid samma temperatur. Högre temperaturer under samma inkubationstid gav längre segment av de glasliknande silikastavarna.

Det verkar som att korrelationen mellan temperatur och diameter är ett resultat av förhållandet mellan temperatur och storleken på emulsionsdroppen, enligt författarna, som upptäckte att ju högre temperaturen, desto mindre emulsionsdroppar.

Forskarna föreställer sig att detta fynd leder till ytterligare möjligheter som kräver vertikalt inriktade arrayer av kiseldioxidstavar för att gradvis ändra ett brytningsindex i stor skala. Pappret, med titeln "Syntes av segmenterade kiselstavar genom reglering av tillväxttemperaturen, " finns på http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201308140/full.