Smarta telefoner, surfplattor och bärbara skärmar, kameralinser, bioavkänningsanordningar, integrerade chips och solcellsceller är bland de applikationer som skulle kunna dra nytta av en innovativ metod för nanokristallmontering som banat väg för australiska forskare.

Nanokristaller har ett brett utbud av befintliga och potentiella användningsområden, men de är ofta gjorda med våtkemiska metoder som innebär utmaningar när man försöker integrera dem effektivt i enheter.

Dock, forskare från ARC Center of Excellence in Exciton Science har visat en mycket effektiv och kontrollerbar metod för att montera enstaka nanopartiklar direkt till en förmönstrad mall.

De har delat detaljerna om denna teknik i en artikel publicerad i tidskriften Avancerade material som granskar fältets tillstånd och sammanfattar deras nya tillvägagångssätt.

Genom att applicera ett elektriskt fält med en viss styrka, en teknik som kallas elektroforetisk deposition (EPD), forskare vid University of Melbourne och Australiens nationella vetenskapsbyrå, CSIRO, kunde skapa en nästan perfekt enstaka nanokristaller med antingen guldnanosfärer eller guldnanorods.

Och genom att justera potentialen som tillämpas på materialen som en del av detta område, forskarna upptäckte till och med att de kunde diktera om nanokristallerna monterades i vertikala eller horisontella konfigurationer.

Huvudförfattare Heyou Zhang, en Ph.D. kandidat, sa:"Konventionella nanotillverkningsmetoder producerar normalt 2-D nanostrukturer. Med förmågan att montera i både vertikala och horisontella riktningar och med rumslig kontroll av nanopartiklarna på ytan, denna metod ger mycket fler möjligheter att bygga och tillverka strukturer i nanoskala."

Även om manuskriptet fokuserar på montering av guld nanokristaller, tekniken har tillämpats på halvledarkvantprickar, magnetiska nanopartiklar och organiska nanopartiklar.

Nästa mål för forskningen är skapandet av en enda kvantpunkt "på-av"-brytare, som kan utgöra en del av en logisk grind eller minnespixel för högdensitetsinformationslagring.

Dock, Det finns redan intresse från industripartner även inom andra områden.

"Vi kan använda sammansatta guld nanokristaller som en plasmonisk pixel, som är en färgdisplayenhet med hög renhet och färgmättnad, "Hej sa du.

"Det ger mycket distinkt färg med vinkel- eller polarisationsberoende egenskaper, som har potential som en säkerhetsfunktion eller inom medicinsk bildbehandling."

Heyou anser att tillvägagångssättet har stor potential som en universell monteringsmetod för nanomaterial.

Han sa:"Vi kan använda dessa partiklar för att bygga upp omkonfigurerbara metalllinser, till exempel linserna på din telefon.

"Jockleken på linsen på din telefonkamera begränsas av optiska geometrier, men med den här metoden kanske du kan krympa den till mikrometerstorlek."

Centret letar efter partners för att hjälpa till att skala upp den nya EPD-processen.

Senior författare professor Paul Mulvaney, chef för ARC Center of Excellence in Exciton Science, sa, "Heyou har hittat ett nytt tillvägagångssätt för storskalig tillverkning av nanomaterial. Denna deponeringsmetod löser en grundläggande vägspärr för nanoteknik och skapar en gångbar väg för miniatyrisering av både optiska och elektroniska enheter."