Små nanokluster av metallatomer - som guld och silver - har egenskaper som gör att de kan användas som halvledare, har en gemensam forskargrupp från Swansea och Hamburg upptäckt.

Fyndet öppnar dörren till ett brett utbud av potentiella nya applikationer, från telefonskärmar och plattare skärmar till bärbar teknik.

Halvledare är kärnan i modern elektronik. Bland deras många användningsområden finns displayenheter för mobiltelefoner och tv -apparater, ljusdetektorer, och solceller för att ge energi.

De två huvudtyperna av partikelbaserade halvledare som redan används är kolloidala kvantpunkter och organiska halvledare. Dessa material är på nanoskala. Deras lilla storlek betyder att de utsätts för ett fenomen som kallas kvantfängsel, som orsakar förändringar av deras optiska och elektroniska egenskaper. Dessa ändringar gör dem lämpliga för deras avsedda applikationer.

Metallnanokluster kombinerar aspekter av båda dessa andra material. Som kolloidala kvantpunkter, de är väldigt stabila. Som organiska halvledare, de är atomprecis, eller molekylär, som innehåller ett specifikt antal atomer i deras metallkärna.

Dock, trots att de innehåller alla rätt ingredienser, metallnanokluster hade aldrig tidigare visat sig visa halvledande egenskaper.

Det var här Swansea-Hamburg-laget gjorde genombrottet.

Teamet utarbetade ett sätt att göra filmer av nanokluster bestående av 25 guldatomer (Au25). De observerade sedan att nanoklusterna uppvisade halvledande egenskaper. Specifikt, de observerade fälteffekt och fotokonduktivitet i fototransistorer gjorda av dessa filmer. Dessa unika egenskaper är kännetecken för alla halvledande material.

Teamet består av forskare från Swansea Universitys kemiavdelning och University of Hamburg i Tyskland.

Professor Christian Klinke från Swansea University kemiavdelning förklarade de möjliga tillämpningarna av detta fynd:

"Upptäckten av halvledande egenskaper i metallnanokluster kan bana väg för en mängd nya applikationer, från fälteffekttransistorer och fotodetektorer till ljusdioder och solceller.

Dessa enheter kan tillverkas på flexibla underlag. Många metallnanokluster, inklusive de som vi undersökt i denna rapport, har nästan oändlig stabilitet, vilket kan göra dem lämpliga för applikationer för bläckstråleskrivare.

Vi måste bygga vidare på detta fynd och förfina tekniken ytterligare. Men denna upptäckt pekar vägen framåt. Det visar att vi kan använda metallnanokluster för att producera halvledande filmer av hög kvalitet som är lätta att montera. "

Andra forskare från teamet förklarade andra potentiella tillämpningar:

Dr Andrés Black från University of Hamburg sa:

"Metallkärnans affinitet till olika molekylära funktioner kan göra dem till mycket känsliga gassensorer"

Michael Galchenko, också vid universitetet i Hamburg sa:

"Integrationen med andra lågdimensionella material kan ge heterostrukturer med nya och intressanta funktioner."

Professor Owen Guy, chef för Swansea University kemiavdelning, sa:

"Halvledare är ett stort fokus för vårt arbete här på Swansea, både på vår kemiavdelning och vårt Center for NanoHealth. Christians arbete är mycket spännande för nästa generations halvledarmaterial - ett område där Swansea University leder sin verksamhet, med våra branschpartners.

Dessa fynd, möjliggjort genom våra nära förbindelser med Hamburg, är ett viktigt steg framåt på området. Det visar att för forskning, när det gäller undervisning, vår kemiavdelning ligger i framkant ”.

Resultaten publicerades i tidningen, Avancerade material .