Samoorganizacja nanocząsteczek w urządzeniach
Nanocząsteczki zmieniają oblicze różnych gałęzi nauki, od badań materiałowych, przez biomedycynę po energetykę. Konsorcjum projektu "Metallic and semiconducting nanoparticle source for electronic and optoelectronic applications" (NANOSOURCE) stworzyło nowe zastosowania wykorzystujące systemy samoorganizujących się naładowanych nanocząsteczek. Badacze udoskonalili technikę próżniową opracowaną przez jednego z partnerów i umożliwiającą generowanie i osadzanie naładowanych nanocząsteczek na podłożach. Partnerzy wytworzyli nanocząsteczki o rozmiarach od 2 do 10 nanometrów, uzyskując bezprecedensową gęstość niestykających się cząsteczek na powierzchni, wynoszącą około trzech cząsteczek na centymetr kwadratowy. Następnie gęstość zwiększono, wytwarzając ciągłą monowarstwę stykających się nanocząsteczek lub kilku warstw nanocząsteczek. Wykorzystując naładowanie nanocząsteczek uzyskanych przy pomocy tej techniki, naukowcy badali ich samoorganizację elektrostatyczną. Zbudowano jednowymiarowe macierze w liniach określonych przy pomocy konwencjonalnej litografii. Osadzając preferencyjnie naładowane cząsteczki na ostrych krawędziach, naukowcy wykonali macierze nanoprzewodowe ściśle upakowanych nanocząsteczek o szerokości poniżej 30 nanometrów. Dzięki powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej, technice detekcji pojedynczych cząsteczek, uzyskano większą czułość w porównaniu z wyizolowanymi nanocząsteczkami na płaskim podłożu. Naukowcy zbadali również zastosowania dwuwymiarowych struktur nanocząsteczkowych, uzyskując doskonałe wyniki. Zbudowano czujniki naprężeń oraz czujniki chemiczne. Czujniki te wykorzystują zmiany ładunków skorelowane ze zmianami odległości między cząsteczkami wynikające z obciążenia lub związania się z analitem. Czujniki chemiczne z powodzeniem zastosowano do identyfikacji lotnych związków organicznych i detekcji wilgoci. Zbudowano także urządzenia pamięciowe, w tym pamięci typu flash przechowujące ładunki w metalowych nanocząsteczkach, oraz memrystor (rezystor pamięciowy) o ulepszonych właściwościach i uproszczonym przetwarzaniu danych. Stworzenie tych nowych konfiguracji nanocząsteczek o kontrolowanej wielkości i gęstości oznacza znaczący postęp w dziedzinie czujników oraz urządzeń pamięciowych. Efektywna współpraca między naukowcami i przemysłem daje nadzieję na szybką komercjalizację tej technologii.
Słowa kluczowe
Nanocząsteczki, samoorganizacja, naładowane, czujnik gęstości, urządzenia pamięciowe
