a, Schematisk illustration av magnetiskt inducerad chiroptisk aktivitet. b, Modell av materialiserad magnetit nanodomän vid ena spetsen av ZnxCd1-xS halvledar nanorod. Kredit:ZHUANG et al.
Ett USTC-team ledd av Prof. Shu-Hong Yu (USTC), samarbetar med prof. Zhiyong Tang (National Center for Nanoscience and Technology, Kina) och professor Edward H. Sargent (University of Toronto), har kastat nytt ljus över ämnet kirala oorganiska nanomaterial. Forskare visade en regioselektiv magnetiseringsstrategi, att uppnå ett bibliotek av halvledande heteronanorods med kirotiska aktiviteter.
Forskningsartikeln, med titeln "Regioselektiv magnetisering i halvledande nanorods, " publicerades i Naturens nanoteknik den 20 januari.
Kiralitet – egenskapen hos ett objekt som inte kan läggas över med dess spegelbild – är av utbrett intresse inom fysiken, kemi och biologi. Kiroptisk aktivitet i material kan stämmas av elektriska och magnetiska övergångsdipoler. Hittills, den kemiska konstruktionen av kirala nanomaterial har uppnåtts genom införandet av kirala molekyler och geometriskt spiralformade strukturer för att ge modulering, men dessa metoder begränsar deras miljöinstabilitet - kiralitet försvinner under belysning, uppvärmning eller i en hård kemisk miljö. Dålig ledningsförmåga kan resultera, eftersom laddningsöverföringsprocesser mot ytreaktanter och elektroder hindras. Dessa begränsningar hindrar ytterligare praktiska tillämpningar av kirala material inom olika områden.
Att designa magneto-optiska nanomaterial erbjuder en möjlighet att modulera interaktionerna mellan elektriska och magnetiska dipoler via det lokala magnetfältet, understryker ett annat lovande tillvägagångssätt för att möjliggöra chiralitet. För att materialisera sådana kiroptiskt aktiva medier, tillväxten av magnetiska enheter måste uppnås på riktade platser för modernanomaterial. Endimensionella kalkogenid-halvledarnanovor framstår som övertygande kandidater att fungera som modermaterial på grund av deras höga geometriska anisotropi, stort elektriskt dipolmoment längs nanoroderna, enkel sammansättning och storleksmoduleringar, såväl som lovande tillämpningar inom katalys, fotonik, och elektronik. Dock, den epitaxiella tillväxten mellan värd- och motivmaterial av stort gitter och kemiska felmatchningar, än mindre den regioselektiva tillväxten, nuvarande tekniska utmaningar.
Anta utmaningen, forskare rapporterade en konstruktionsstrategi med dubbla buffertlager för att uppnå selektiv tillväxt av magnetiska material på specifika platser på en mängd olika halvledande nanorods. Författarna integrerade Ag 2 S- och Au-mellanskikt vid en spets av varje nanorod för att katalysera den platsspecifika tillväxten av Fe 3 O 4 nanodomäner. På grund av det platsspecifika magnetfältet, de resulterande magnetiserade heteronanoroderna uppvisar avböjt elektriskt dipolmoment. På det här sättet, interaktionen som inte är noll mellan elektriska och magnetiska övergångsdipoler inducerar chiroptisk aktivitet i frånvaro av kirala ligander, spiralformade strukturer och kirala gitter – ett fenomen som inte observeras utanför moduleringen. Den regioselektiva magnetiseringsstrategin öppnar en ny väg för att designa optiskt aktiva nanomaterial för kiralitet och spintronik.
