![Fig. 1: Procedure voor door antraceen ondersteunde droge overdracht van koolstofnanobuisjes. Technische materie op atomair niveau](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/engineering-matter-at.jpg)
Fig. 1: Procedure voor door antraceen ondersteunde droge overdracht van koolstofnanobuisjes.
Terwijl de miniaturisatie van technologie voortduurt, proberen wetenschappers materialen op atomair niveau te ontwikkelen. In Nature Communicationsrapporteren onderzoekers van de RIKEN Cluster for Pioneering Research en RIKEN Center for Advanced Photonics, samen met medewerkers, een droge overdrachtstechniek om koolstofnanobuisjes van optische kwaliteit op een precieze manier zonder oplosmiddel te positioneren.
Koolstofnanobuisjes zijn een veelbelovend type materiaal met mogelijke toepassingen in toepassingen zoals lichtemitterende diodes, transistors met één elektron of als bronnen met één foton. Het zijn in wezen buizen die zijn gemaakt van grafeen dat op specifieke manieren is gedraaid, en de manier waarop ze zijn gedraaid is van cruciaal belang voor het produceren van de gewenste eigenschappen. Het maken van apparaten met de gewenste eigenschappen vereist nauwkeurige manipulatie van de positie en oriëntatie van de nanobuisjes, samen met een eigenschap die bekend staat als chiraliteit, die in wezen beschrijft hoeveel het is gedraaid. Het is echter moeilijk om de moleculen nauwkeurig te manipuleren, aangezien het gebruik van oplosmiddelen of een behandeling op hoge temperatuur de nanobuisjes onvermijdelijk vies maakt en hun optische eigenschappen belemmert.
Om dit probleem op te lossen, zochten de onderzoekers naar een manier om de nanobuisjes te engineeren zonder oplosmiddelen te gebruiken. Ze experimenteerden met antraceen, een chemische stof afgeleid van olie, als opofferingsmateriaal. In wezen pakten ze de nanobuis op een steiger van antraceen om het te dragen waar ze maar wilden, en gebruikten vervolgens warmte om het antraceen te sublimeren, waardoor de nanobuis optisch onberispelijk bleef. Ze ontwikkelden ook een methode om de fotoluminescentie van de nanobuisjes tijdens de overdracht te monitoren, zodat een nanobuisje met de gewenste optische eigenschappen op de juiste plek geplaatst zou worden.
De groep bevestigde dat de resterende nanobuisjes na de droge overdracht een heldere fotoluminescentie hebben, tot 5.000 keer zo helder als het oorspronkelijke molecuul, een kwaliteit die ze ideaal maakt voor optische apparaten. Bovendien was de groep in staat om de nanobuis nauwkeurig op een optische resonator met nanogrootte te plaatsen, waardoor de lichtemissie-eigenschappen werden verbeterd.
Volgens Keigo Otsuka van de RIKEN Cluster for Pioneering Research, de eerste auteur van het artikel, “ geloven wij dat deze technologie niet alleen zou kunnen bijdragen aan de creatie van nanodevices van koolstofnanobuisjes met de gewenste eigenschappen, maar ook aan de constructie van hogere orde systemen die zijn gebaseerd op de vrije combinatie van atoomlaagmaterialen en andere nanostructuren. “
“Verder”, zegt Yuichiro Kato, de leider van de groep, “heeft deze technologie het potentieel om bij te dragen aan de ontwikkeling van atomair gedefinieerde technologieën die verder gaan dan nanotechnologie, waarbij materialen met precieze structuren op atomair niveau worden gebruikt als bouwstenen. om functies te ontwerpen en te bouwen die verschillen van die van bestaande materialen. ”
Keigo Otsuka et al, Deterministische overdracht van koolstofnanobuisjes van optische kwaliteit voor atomair gedefinieerde technologie, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-23413-4
Nature Communications
Geleverd door RIKEN