För många, zinkoxid framkallar bilder av ljusa ränder i livräddarnas näsor. Men för forskare vid Concordias fakultet för konst och naturvetenskap, ZnO är en spännande förening med viktiga optiska och elektriska egenskaper.

För en studie som nyligen publicerades i Material och design , Concordia -fysikerna Amir Hassanpour och Pablo Bianucci gick med kemisterna Nicoleta Bogdan och John Capobianco för att titta närmare på detta vanliga material som kan användas på många olika sätt.

Genom sin forskning, de utvecklade en kostnadseffektiv metod för odling av ZnO med ett tillvägagångssätt som en dag kan leda till nya solcellsdesigner.

"Zinkoxid är huvudingrediensen i många krämer som behandlar blöjutslag och används ofta som ingrediens i solskyddsmedel, säger Bianucci, biträdande professor i Concordias institution för fysik och studiens seniorförfattare.

"Det är också billigt, biokompatibel och enkel att göra. "

På mikroskopisk nivå, ZnO existerar vanligtvis som en slags skog av mikroskopiska "träd" som kallas nanoroder som är användbara för hudkrämapplikationer. Men enheter som gassensorer kan också använda ZnO när nanoroderna är ordnade i specifika mönster. Traditionellt, dessa mönster har varit svåra och dyra att producera. Men Concordia -forskargruppen har utvecklat en ny metod.

"Det är lätt att odla zinkoxid som en skog av slumpmässigt placerade nanoroder, där var och en har en diameter mellan 100 och 1000 gånger mindre än ett människohår. Men det är inte lätt att berätta för nanoroderna var de ska växa så att vi kan få de mönster som krävs för att skapa komplexa föremål som gassensorer, "Förklarar Bianucci.

"Om vi ​​kan odla nanoroderna hur och var vi vill ha dem, vi kan skapa speciella strukturer som kallas 'fotoniska kristaller' som fångar ljus. Detta skulle leda till utveckling av effektiva ultravioletta lasrar, eller känsliga optiska gassensorer som skulle ändra färg när en viss gas är närvarande. "

Forskargruppen har utvecklat en process för att göra mycket små nanoroder med en diameter på mindre än 100 nanometer som kan separeras exakt, med cirka 500 nanometer mellan angränsande stavar.

"Vår studie visar att materialkvaliteten hos dessa nanoroder är densamma som den som odlas i täta skogar. Vad mer, vi kan reproducera denna process på billiga material som glas, säger Hassanpour, studiens huvudförfattare och doktorand i fysik.

Detta visar att nanoroder som odlas i förutbestämda positioner har samma egenskaper som de som odlas slumpmässigt, tillåter forskare att tillverka specifika mönster för olika applikationer. Processen minskar tillverkningskostnaden för vissa avancerade enheter avsevärt, som små, prisvärda gassensorer som fungerar mer exakt än konventionella.

Hassanpour hoppas att denna metod en dag kan med ytterligare utveckling, användas för att göra lasrar som förbrukar väldigt lite ström, och kanske till och med leda till nya solcellsdesigner.