(a) Transmissionselektronmikroskopibild av nanopartikelns supergitter med dopningsnanopartiklar. (b) TSAXS-mönster för supergittret. De väldefinierade topparna uppstår på grund av kristallens utmärkta ordning. (c) Detta arbete är en analog av halvledardopning i nanoskala, en hörnsten i mikroelektronikindustrin.
Kiselhalvledare utgör grunden för all modern elektronik och mikroprocessorer. Avgörande för dessa applikationer är förmågan att "dopa" halvledaren; det vill säga, genom att kontrollerbart tillföra föroreningsatomer till en halvledare, man kan kontinuerligt variera dess elektroniska och optiska egenskaper.
Ett nyligen genomfört samarbete mellan forskare från University of Pennsylvania och NIST har för första gången visat, en unik analog i nanoskala. Särskilt, Kristaller i nanoskala skapas genom att sätta ihop nanopartiklar till tätt packade arrangemang (så kallade "nanoparticle superlattices"). I det här arbetet, sammansättningen utförs med kontrollerade mängder av "orenhets" nanopartiklar som skiljer sig från de som används för att bilda värdkristallen.
De resulterande supergittren är "dopade", och uppvisar egenskaper som känsligt beror på koncentrationen och det inneboende beteendet hos dopmedelspartiklarna. I ett exempel, genom att kontrollera koncentrationen av dopningsguldnanopartiklar (till en kristall av blyselenidnanopartiklar), konduktiviteten kunde ställas in över 6 storleksordningar.
För att karakterisera ordningen i dessa nanomaterial, röntgenspridningsmätningar utfördes vid X9 beamline (NSLS), som samförvaltas av CFN. Denna förmåga att rationellt justera egenskaperna hos supergitter kommer att vara avgörande för framtida tillämpningar av optiska och elektroniska material.
CFN:s ändstation för röntgenspridning med liten vinkel (TSAXS) vid NSLS X9 röntgenstrållinjen användes för att mäta nanopartikelsupergitterkristallerna.
