Fysiker vid University of Bath har utvecklat en flexibel process som tillåter syntes i ett enda flöde av ett brett utbud av nya nanomaterial med olika morfologier, med potentiella tillämpningar inom områden inklusive optik och sensorer.

Nanomaterialen är gjorda av volframdisulfid - en övergångsmetalldikalkogenid (TMD) - och kan odlas på isolerande plana substrat utan att behöva en katalysator. TMD är skiktade material, och i sin tvådimensionella form kan betraktas som de oorganiska analogerna av grafen.

De olika volframdisulfidmorfologierna syntetiserades - tvådimensionella ark som växer parallellt med substratet, nanorör, eller en nanomesh som liknar ett "fält av blad" som växer utåt från substratet - är möjliga på grund av Dr. Zichen Lius Ph.D. forskning vid Bath för att dela upp tillväxtprocessen i två distinkta stadier. Genom denna frikoppling, tillväxtprocessen kan styras annorlunda än i mer konventionella metoder, och vägledas att producera alla dessa materialmorfologier.

Än så länge, "bladsfältets" morfologi har visat kraftfulla optiska egenskaper, inklusive starka icke-linjära effekter som Second Harmonic Generation, det är, dubbla frekvensen och halvera våglängden för laserljus, ändrar sin färg när den gör det. Styrkan hos dessa effekter öppnar upp för en rad optiska tillämpningar för materialet.

Forskningen är publicerad i ACS Nano .

Dr Adelina Ilie, från University of Baths institution för fysik, som ledde forskningen, sa:"Enkelheten i denna process är viktig ur den synpunkten att den tillåter oss att erhålla praktiskt taget alla faser av denna övergångsmetalldikalkogenid, från i-plan till ut-ur-plan, såväl som från tvådimensionella ark till endimensionella nanorör och allt däremellan. Vanligtvis används olika processer för att skapa de tvådimensionella eller endimensionella morfologierna. Vår process, istället, leder till avstämbara material med avstämbara egenskaper.

"Bladsfältets morfologi är helt ny, och på grund av dess mycket stora effektiva yta, kan vara av intresse inte bara för de icke-linjära optiska egenskaperna vi visat hittills, men också för tillämpning i olika avkänningsteknologier. Vi utforskar alla dessa vägar nu."

Professor Ventsislav Valev, som testade nanomesh för optiska egenskaper tillade:"Vi har faktiskt inte kunnat testa de övre gränserna för de optiska effekterna ännu eftersom signalen är för stark för den utrustning vi använde för att sondera den. Vi pratar om ett material som är en eller två atomer i tjocklek; det är ganska extraordinärt. Dess arrangemang i ett "fält av blad" ökar tydligt signalen."

Teamet planerar att fortsätta utforska materialens egenskaper.