Strukturer som bara kan vara världens minsta skruvar har tillverkats av forskare från Agency for Science, Teknik och forskning (A*STAR), Singapore.
Den lindade gängan på en skruv är en av de "kirala" strukturerna, vars spegelbild skiljer sig från originalet. När den reduceras till nanometerskalan, dessa strukturer kan ha en viktig roll i nanosensorteknologi. Dock, att göra en skruv av en rak tråd är ingen liten uppgift, även i den makroskopiska världen. Att göra det på nanoskala har tidigare använt bottom-up-metoder som odlar eller monterar strukturen i en gas eller lösning. Men sådana tillvägagångssätt kan vara komplicerade, långsamt och dyrt.
Jun Wei från A*STARs Singapore Institute of Manufacturing Technology och medarbetare från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, Nanyang Technological University och Nanjing Tech University i Kina, utvecklat en enklare metod som använder etsteknik för att omvandla en rak nanotråd till en skruv.
Teamet skapade 10 mikrometer silver nanotrådar, 80 nanometer i diameter och med fem sidor. Strukturerna fästes till ett kiselsubstrat och placerades sedan i en lösning av silvernitrid i etylenglykol vid 80 grader Celsius under 20 minuter. Provet sköljdes sedan rent och processen upprepades fem gånger.
När de resulterande trådarna avbildades med hjälp av ett scanningstransmissionselektronmikroskop observerade teamet jämna åsar och spår som påminde om skruvgängor. Intressant, en sådan struktur var inte uppenbar när en enstegsetsning användes.
Etsning fungerar vanligtvis längs specifika kristallografiska riktningar, leder till symmetriska strukturer, så teamet ville veta hur ekvivalenta kristallfacetter kunde etsas på ett anisotropt sätt. De föreslår att detta ovanliga etsningsläge kan börja med skapandet av gropar vid gränserna mellan de fem kristallografiska regionerna som utgör den femkantiga nanotråden. Dessa gropar smälter samman i en vinkel, drivs av benägenheten att minimera ytenergin, och därmed skapa åsar och spår som spiral runt nanotråden.
"Denna selektiva etsning drivs av en snabbare etsningshastighet på vissa defekta platser på silver nanotråden, säger Wei. Alltså, vi kan konvertera en vanlig struktur till icke-symmetrisk."
Sådana kirala nanostrukturer har en mycket större yta än en rak nanotråd av liknande storlek. Detta gör dem potentiellt användbara för avkänning av applikationer. "Vi hoppas sedan kunna använda nanoskruvarna i tillverkningen av sensorer och transparenta ledare, säger Wei.
De A*STAR-anslutna forskarna som bidrar till denna forskning är från Singapore Institute of Manufacturing Technology och Institute of Materials Research and Engineering.
