Αυξανόμενη νανοσύρματα αποδόσεις Οριζόντια Νέα Όφελος

Published on September 28, 2010 at 7:32 PM

Ενώ διύλισης νέα μέθοδος τους για την κατασκευή νανοκλίμακα καλώδια, χημικοί στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST), ανακάλυψαν ένα απρόσμενο δώρο, ένα νέο τρόπο για να δημιουργήσουν νανοσύρματα που παράγουν φως παρόμοιο με αυτό από διόδους εκπομπής φωτός (LED).

Αυτά τα «νανο-LEDs" μπορεί μια μέρα να έχουν φως εκπομπές τους ικανότητες τεθούν στην εργασία που εξυπηρετούν μικροσκοπικές συσκευές, όπως nanogenerators ή lab-on-a-chip συστήματα.

Γραφική απεικονίζει μία μόνο γραμμή του νανοσύρματα (κύλινδροι με κόκκινο κορυφές) με πτερύγια σε σχήμα nanowalls επέκταση προς τα έξω. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης εικόνας δείχνει τέσσερις σειρές νανοσύρματα και τα αντίστοιχα nanowalls τους, με το παρατσούκλι «νανο LEDs" επειδή εκπέμπουν φως όταν ηλεκτρικά φορτισμένα. Η απόσταση σε όλη την μικρογραφία είναι περίπου τη διάμετρο μιας ανθρώπινης τρίχας. Πίστωση: NIST

Νανοσύρματα συνήθως είναι «μεγαλώσει» από την ελεγχόμενη εναπόθεση οξειδίου του ψευδαργύρου-μόρια, για παράδειγμα, από ένα αέριο σε ένα υλικό βάσης, μια διαδικασία που ονομάζεται χημική εναπόθεση ατμών (CVD). Οι περισσότερες τεχνικές CVD μορφή νανοσύρματα που ορθώνονται κατακόρυφα από την επιφάνεια, όπως τρίχες. Επειδή το σύρμα επαφές μόνο το υπόστρωμα στο ένα άκρο, τείνει να μην μοιράζονται κοινά χαρακτηριστικά με το υλικό υπόστρωμα, μια λιγότερο-από-προτίμησε χαρακτηριστικό, επειδή η ακριβής σύνθεση του nanowire Στη συνέχεια, θα είναι δύσκολο να καθοριστεί. Κατακόρυφη αύξηση παράγει επίσης ένα πυκνό δάσος από νανοσύρματα, γεγονός που καθιστά δύσκολο να βρεθεί και την εκ νέου θέση μεμονωμένα σύρματα υψηλής ποιότητας. Για την αντιμετώπιση αυτών των ελλείψεων, NIST χημικοί Babak Nikoobakht και Andrew Herzing αναπτύξει μια "επιφάνεια-σκηνοθεσία" μέθοδος για την καλλιέργεια νανοσύρματα οριζόντια πάνω στο υπόστρωμα (βλέπε «NIST Δήμος Βιομηχανική-Grade Device Nanowire Κατασκευή« NIST Tech Beat, 25 Οκτ. 2007, σε http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2007_1025.htm # nanowire ).

Όπως πολλές κάθετη ανάπτυξη των μεθόδων CVD, η τεχνική κατασκευής NIST χρησιμοποιεί το χρυσό ως καταλύτης για το σχηματισμό κρυστάλλων. Η διαφορά είναι ότι ο χρυσός που κατατίθεται στη μέθοδο NIST θερμαίνεται σε 900 βαθμούς Κελσίου (1.652 βαθμοί Φαρενάιτ), μετατρέποντάς την σε ένα νανοσωματίδιο που χρησιμεύει ως περιοχή ανάπτυξης και μέσο για την κρυστάλλωση του ψευδαργύρου μόρια οξειδίου. Δεδομένου ότι το οξείδιο του ψευδαργύρου νανοκρυστάλλων μεγαλώνει, ωθεί το χρυσό νανοσωματιδίων κατά μήκος της επιφάνειας του υποστρώματος (σε αυτό το πείραμα, νιτρίδιο του γαλλίου) για να σχηματίσουν ένα nanowire που αναπτύσσεται οριζόντια σε όλη την υπόστρωμα και έτσι εκθέτει ιδιότητες επηρεάζονται έντονα από υλικό της βάσης του.

Σε πρόσφατη εργασία που δημοσιεύθηκε στο ACS Nano, * Nikoobakht και Herzing αυξηθεί το πάχος του χρυσού νανοσωματιδίων καταλύτη από λιγότερο από 8 νανόμετρα σε περίπου 20 νανόμετρα. Η αλλαγή αυτή οδήγησε σε νανοσύρματα που μεγάλωσε στη δευτερεύουσα δομή, ένας καρχαρίας-όπως το «ραχιαίο πτερύγιο" (που αναφέρεται ως "nanowall"), όπου το τμήμα οξείδιο του ψευδαργύρου είναι ηλεκτρονίων-πλουσίων και γαλλίου μερίδα νιτρίδιο είναι ηλεκτρονίων των φτωχών. Η διασύνδεση μεταξύ των δύο αυτών υλικών γνωστών ως PN-heterojunction επιτρέπει ηλεκτρόνια να ρέουν σε όλη της, όταν η nanowire-nanowall συνδυασμό χρεώθηκε με ηλεκτρική ενέργεια. Με τη σειρά της, την κίνηση των ηλεκτρονίων που παράγονται φωτός και οδήγησε τους ερευνητές να dub μια «νανο LED."

Σε αντίθεση με προηγούμενες τεχνικές για την παραγωγή heterojunctions, το NIST "επιφάνεια-σκηνοθεσία" μέθοδος κατασκευής καθιστά εύκολο να εντοπίσετε μεμονωμένες heterojunctions στην επιφάνεια. Αυτή η δυνατότητα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν ένας μεγάλος αριθμός heterojunctions πρέπει να είναι συγκεντρωμένες σε μια σειρά, ώστε να μπορούν να είναι ηλεκτρικά φορτισμένα ως εκπομπής φωτός μονάδα.

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (TEM) εξέταση του οξειδίου του ψευδαργύρου-γαλλίου νανοσύρματα νιτρίδιο και nanowalls αποκάλυψε μερικές διαρθρωτικές ελλείψεις στην νανοσύρματα και πολύ ξεχωριστή heterojunctions pn στο nanowalls, και οι δύο επιβεβαιώσεις της αποτελεσματικότητας του NIST "σε σκηνοθεσία επιφάνεια" μέθοδο κατασκευής.

Nikoobakht και Herzing ελπίδα για τη βελτίωση της νανο LEDs στο μέλλον τα πειράματα που χρησιμοποιούν την καλύτερη γεωμετρία και τα σχέδια υλικό, και στη συνέχεια την εφαρμογή τους στην ανάπτυξη των φωτεινών πηγών και των ανιχνευτών χρήσιμη σε φωτονικών συσκευών ή lab-on-a-chip πλατφόρμες.

* Β. Nikkoobakht και Α. Herzing. Σχηματισμός επίπεδες συστοιχίες της μονοδιάστατης heterojunctions PN με επιφάνεια-σκηνοθεσία ανάπτυξη των νανοσύρματα και nanowalls. ACS Nano. Δημοσιεύθηκε σε απευθείας σύνδεση 15 Σεπτεμβρίου 2010.

Last Update: 3. October 2011 07:15

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit