Nowe badania nad nanodrutami jednowymiarowymi
Półprzewodnikowe nanodruty 1D mogą stać się podstawowymi elementami nanoskalowych urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych nowej generacji. Dzięki swoim unikalnym właściwościom optycznym, elektronicznym i magnetycznym nanodruty doskonale sprawdzą się w różnych zastosowaniach, w tym w urządzeniach fotowoltaicznych, piezoelektrycznych i termoelektrycznych, jak również w akumulatorach litowo-jonowych, tranzystorach polowych, fotodetektorach, diodach elektroluminescencyjnych (LED) i laserach. Unijny projekt NANOEMBRACE (Embracing one dimensional semiconductor nanostructures) połączył 10 akademickich i 12 przemysłowych zespołów badawczych, które przeprowadziły szereg wzajemnie powiązanych badań w zakresie kontrolowanego wzrostu nanostruktur jednowymiarowych, kontrolowanej modyfikacji składu nanostruktur 1D celem uzyskania heterostruktur zbudowanych z drutów kwantowych, nieniszczącego charakteryzowania nanostruktur 1D oraz funkcjonalizacji i łączenia jednowymiarowych nanostruktur typu „as grown”. Uczeni eksperymentowali z różnymi metodami stymulowania wzrostu zespołów nanodrutów półprzewodnikowych o określonym kształcie, wymiarach, kierunku wzrostu, strukturze krystalicznej i położeniu podłoża, wykorzystując różne podłoża i katalizatory. Ich działania obejmowały zarówno analizy i modelowanie podstawowych mechanizmów wzrostu nanodrutów, jak i budowę przykładowych urządzeń. W szczególności badacze opracowali charakterystykę wieloskalowej platformy do tworzenia map strukturalnych, elektrycznych i optycznych właściwości pojedynczych nanodrutów oraz całych ich zespołów, jak również urządzeń na bazie nanodrutów. W badaniach zastosowano mikroskopy wysokiej rozdzielczości oraz zaawansowane techniki analizy optycznej. Sfunkcjonalizowanie nanostruktur 1D pozwoliło naukowcom zastosować osiągnięcia teoretyczne i w zakresie wzrostu oraz charakterystyki do stworzenia nowych przyrządów, czujników oraz urządzeń optoelektronicznych i do konwersji energii. Wykorzystując intrygujące właściwości nanodrutów, zespół NANOEMBRACE z powodzeniem zbudował bazujący na nanodrutach termiczny mikroskop skaningowy o wysokiej rozdzielczości i czułości, czujniki par organicznych oparte na nanodrutach matrycowanych DNA, nanoskalowe mikrorurki z krzemu porowatego do konstrukcji LED, czujniki ciśnienia o wysokiej czułości i szerokim zakresie dynamicznym oraz elementy przeznaczone do tandemowych ogniw słonecznych. Wyniki projektu pomogły rozpropagować badania nad nanodrutami i związane z nimi technologie, czego dowodem jest duża liczba chętnych do udziału w warsztatach i konferencjach związanych z projektem. Rezultaty badań opublikowano w wielu artykułach w prestiżowych czasopismach naukowych oraz na stronie projektu.
Słowa kluczowe
Nanostruktury 1D, nanodruty półprzewodnikowe, optoelektronika, LED, NANOEMBRACE
