När miniatyriseringen av tekniken fortsätter, forskare försöker konstruera material på atomnivå. I Naturkommunikation , forskare från RIKEN Cluster for Pioneering Research och RIKEN Center for Advanced Photonics, tillsammans med medarbetare, rapportera en torröverföringsteknik för att placera kolnanorör av optisk kvalitet på ett exakt sätt utan lösningsmedel.

Kolnanorör är en lovande typ av material med potentiell användning i applikationer som ljusemitterande dioder, enkelelektrontransistorer, eller som enstaka fotonkällor. De är i huvudsak rör gjorda av grafen vridna på specifika sätt, och hur de vrids är avgörande för att få de önskade egenskaperna. Att skapa enheter med önskade egenskaper kräver exakt manipulation av positionen och orienteringen av nanorören, tillsammans med en egenskap som kallas chiralitet, som i huvudsak beskriver hur mycket den är vriden. Det är svårt att manipulera molekylerna exakt, dock, eftersom användning av lösningsmedel eller högtemperaturbehandling oundvikligen gör nanorören smutsiga, hämmar deras optiska egenskaper.

För att lösa det här problemet, forskarna letade efter ett sätt att konstruera nanorören utan att använda lösningsmedel. De experimenterade med antracen, en kemikalie som härrör från olja, som ett offermaterial. Väsentligen, de plockade upp nanoröret på en ställning av antracen för att bära det vart de ville, och använde sedan värme för att sublimera antracen, lämnar nanoröret i ett optiskt orördt tillstånd. De utvecklade också en metod för att övervaka fotoluminescensen av nanorören under överföringen, säkerställa att ett nanorör med de önskade optiska egenskaperna skulle placeras på rätt plats.

Gruppen bekräftade att efter den torra överföringen, de återstående nanorören har ljus fotoluminescens, upp till 5, 000 gånger så ljus som den ursprungliga molekylen, en kvalitet som gör dem idealiska för optiska enheter. Dessutom, gruppen kunde exakt placera nanoröret ovanpå en optisk resonator i nanostorlek, förbättra ljusemissionsegenskaperna.

Enligt Keigo Otsuka från RIKEN Cluster for Pioneering Research, tidningens första författare, "Vi tror att denna teknik inte bara kan bidra till skapandet av nanoenheter från kolnanorör med önskade egenskaper, men också till konstruktionen av system av högre ordning som är baserade på den fria kombinationen av atomlagermaterial och andra nanostrukturer."

"Bortom det, säger Yuichiro Kato, ledaren för gruppen, "Denna teknik har potential att bidra till utvecklingen av atomärt definierade teknologier som går utöver nanoteknik, där material med exakta strukturer på atomnivå används som byggstenar för att designa och bygga funktioner som skiljer sig från befintliga material."