Nanoskala endimensionella nanostrukturer (dvs. nanotrådar) erbjuder stora möjligheter inom solceller och fotonik på grund av deras exceptionella optiska och elektriska egenskaper, som är helt avstämbara genom att variera sin arkitektur. Tyvärr, nuvarande syntetiska begränsningar har hindrat utbudet av studier och enheter som kan göras med sådana strukturer.

I ett färskt manuskript, publicerad online som ett brev i Naturnanoteknik , Northwestern University forskare har hittat ett sätt att konstruera ytor längs flera riktningar i en nanotråd. Denna nya teknik, kallad koaxial litografi (COAL), erbjuder en kombination av radiella och längsgående grader av kompositionsfrihet inom nanotråden. Syntetisk kontroll över den radiella dimensionen i kombination med möjligheten att selektivt radera funktioner som används för att bygga nanotrådarna utökar avsevärt utbudet av arkitekturer som kan syntetiseras med COAL.

Professor Chad A. Mirkin, motsvarande författare till tidningen, sa, "COAL möjliggör en rationell design och förberedelse av nanotrådar med mycket komplexa arkitekturer som inte kan göras med andra tekniker."

Tekniken som presenteras i uppsatsen representerar ett betydande framsteg i nanomaterials syntes genom design eftersom den är tillämplig på en mängd olika material som metaller, organiska halvledare, metalloxider och metallkalkogenider.

Integrationen av plasmoniska (metall) nanoringar runt och inom halvledar -nanotrådar med en aldrig tidigare skådad kontroll över sina platser och dimensioner demonstrerades också i detta arbete. Kapaciteten att integrera dessa två typer av material i en konstruktion är mycket eftertraktad på grund av metallnanostrukturernas extraordinära förmåga att förbättra ljusabsorption inom halvledare. Genom att styra bädda in en lättkoncentrerad plasmonisk nanoring i kärn-/skalhalvledar-nanotrådar, författarna rapporterade en betydande förbättring av fotodetekteringsfunktionerna för halvledar -nanotrådar.

Mirkins doktorand student Tuncay Ozel och postdoktor Gilles Bourret, lika bidragare till tidningen, sa, "Med vårt tillvägagångssätt, ett nästan obegränsat antal skal kan förberedas på samma nanotråd. Komplett avstämning när det gäller ytplasmonresonans och elektriskt fält genom att styra diametern, längd och ringavstånd rapporteras med en oöverträffad precision under 10 nanometer. Både nanotråds- och plasmoniska samhällen kommer att tycka att dessa framsteg är betydande. "

Mirkin tillade, "Jag tror att COAL dramatiskt kommer att öka kapaciteten hos forskare som är intresserade av att studera kemi och fysik för negativa ytmaterial, gränssnitt mellan organiska och oorganiska material, och ljus-materia interaktioner. Denna teknik möjliggör syntes av material med arkitekturer som inte kan nås på andra sätt. "