Den sammansatta bilden visar fyra högupplösta skanningsöverföringselektronmikroskopbilder av en guldnanostjärna (fyra gråskalebilder) tagna från olika utsiktspunkter. En serie sådana bilder används för att generera en 3D-representation av hela morfologin, visas som den blå nanostrukturen i mitten. Upphovsman:Brookhaven National Laboratory
Extremt små strukturer, mycket mindre i diameter än en hårstrå, kan gynna sensorer och andra enheter mycket. För att behärska dessa nanomaterial, forskare måste bestämma sin form. Det är svårt. Forskare utvecklade ett nytt sätt att utföra högupplösta, 3D-avbildning av små metalliska strukturer. Metoden använder scanning transmissionselektronmikroskopi (STEM). Med denna metod, forskare mätte 3D-strukturen hos små guldstjärnor, "nanostjärnor". Kombinerat med datasimuleringar, den nya metoden förutsade exakt de fysiska och optiska egenskaperna jämfört med experiment.
För första gången, forskare använde STEM -tomografi för att förutsäga de fysiska och optiska egenskaperna hos ett nanomaterial. Dessa material kan ha förbättrade optiska egenskaper, härrörande från plasmoniska effekter. Denna nya metod lovar att uppskatta formen och relaterade parametrar för komplexa strukturer av godtycklig form och sammansättning. Dessa material kan leda till nya sensorer och diagnostiska användningsområden.
Guldnanostjärnor är en klass av plasmoniska nanomaterial som visar lovande i ytförstärkta Raman-spridningsbaserade applikationer och heta elektrondrivna plasmoniska enheter. Dock, viktiga grundläggande materialegenskaper är svåra att mäta, på grund av deras komplexa, taggig morfologi - vilket är grundläggande för fältförbättringar som gör nanostjärnor intressanta. Vanligtvis, nanostaregenskaper som volym, ytarea, och extinktionskoefficienten uppskattas bara med hjälp av en mycket förenklad, behandlingsbar - men ofta felaktig - representation av morfologin. I det här arbetet, Center for Functional Nanomaterials (CFN) -användare från Rutgers University och CFN -personal utarbetade en ny metod för att beräkna dessa grundläggande materialegenskaper, använder högupplöst, 3D-topografisk information om enskilda nanostjärnor som ingångar för ändliga elementberäkningar av volym, ytarea, och morfologi-beroende extinktionskoefficient. De erhöll 3D-morfologier med STEM-tomografi. Denna nya metod lovar att uppskatta formberoende parametrar för komplexa nanostrukturer av godtycklig form och sammansättning, mycket relevant för plasmoniska material och anordningar.
