Ny självmontering av resonanta J-aggregat på kolnanorör med avancerade funktioner och hög potential för mångsidiga praktiska tillämpningar har nyligen upptäckts. Senaste decenniet, enheterna i nanoskala kommer mycket närmare industriella tillämpningar på grund av de framsteg som gjorts inom områdena högprecisionsinstrumentering och nanoteknik.

Naturlig självmontering av molekyler för att skapa och/eller förbättra sådana enheter i nanoskala möjliggör kontrollerade och enkla tillverkningstekniker för framtida innovationer. Självsammansättning av enskilda molekyler till komplexa J-aggregat, där molekyler är välordnade i långa "trappa"-form, har en unik egenskap på grund av en koppling av molekylerna. Kopplingen underlättar stark koherent resonans av delokaliserade laddningsbärare (kallade excitoner) inuti sådana självmonteringar, och sådana excitoner kan lätt röra sig inuti J-aggregaten. Vidare, koherent koppling mellan J-aggregat och andra nanomaterial ger möjlighet att utöka sådan resonant delokalisering som möjliggör utveckling av avancerade applikationer inom nanoskala fotonik och optoelektronik.

Forskarna från Aston University i Storbritannien och medarbetare har för första gången avslöjat en teknik för att skapa resonant koherenta J-aggregat på yttre väggar av kolnanorör. De upptäckte att sådana aggregat mycket effektivt överför all energi av absorberat ljus till nanorören. Som ett resultat av en sådan effektiv energiöverföring, fluorescensen av J-aggregat är fullständigt släckt och emissionen från kolnanorören förstärks kraftigt. Aggregatbildningen är associerad med gynnsam självmontering av cis-isomerformen av de aggregerade molekylerna som har en böjd molekylstruktur och väl anpassad till den konvexa nanorörsytan.

Viktigt, sådana fynd visar bildandet av en unik typ av nanomaterial med en banbrytande funktionalitet av utökad resonansdelokalisering av excitoner. Denna upptäckt lägger grunden för fysikalisk kemisk utforskning och nanotekniska tillämpningar av effektiv resonansinteraktion av självmonterande J-aggregat och nano-rörformiga material i biomedicinsk avbildning och behandling, optoelektroniska och fotoniska enheter i nanoskala för logik, höghastighetskommunikation, och nästa generations elektroniska och excitoniska teknologier.