Forscher entdecken halbleitende Nanoröhrchen, die sich spontan bilden

10.07.2019 - Schweiz

Wenn Wissenschaftler einen Weg finden könnten, den Prozess zur Herstellung von Halbleiterkomponenten im Nanometerbereich zu kontrollieren, könnten sie diesen Komponenten einzigartige elektronische und optische Eigenschaften verleihen und damit die Tür zu einer Vielzahl nützlicher Anwendungen öffnen.

Forscher des Labors für Mikrosysteme an der EPFL School of Engineering haben mit der Entdeckung halbleitender Nanoröhrchen, die sich automatisch in Lösungen von metallischen Nanokristallen und bestimmten Liganden zusammensetzen, einen wichtigen Schritt auf diesem Weg getan. Die Röhren haben zwischen drei und sechs perfekt einheitliche Wände und nur wenige Atome dick - und sind damit die ersten derartigen Nanostrukturen ihrer Art.

Darüber hinaus besitzen die Nanoröhrchen photolumineszierende Eigenschaften: Sie können Licht einer bestimmten Wellenlänge absorbieren und dann intensive Lichtwellen einer anderen Farbe aussenden, ähnlich wie Quantenpunkte und Quantentöpfe. Das heißt, sie können beispielsweise als Fluoreszenzmarker in der medizinischen Forschung oder als Katalysatoren in Photoreduktionsreaktionen eingesetzt werden, wie die Entfernung der Farben einiger organischer Farbstoffe auf der Grundlage der Ergebnisse erster Experimente zeigt.

Eine zufällige Entdeckung

Das Besondere an diesen halbleitenden Nanoröhrchen ist jedoch, wie sie entstehen. "Unsere Entdeckung geschah fast zufällig. Wir wollten die Rolle untersuchen, die bestimmte Liganden bei der Herstellung von 2D-Halbleiter-Nanometerkristallen spielen", sagt Xiaopeng Huang, der Hauptautor der Studie. Aber das Forschungsteam fand heraus, dass einige Liganden dazu führten, dass Moleküle spontan zu präzisen zylindrischen Strukturen zusammenkamen, die bis dahin nicht herzustellen waren.

Untersuchung neuer Objekte

Die Forscher werden nun die anderen physikalischen und elektrischen Eigenschaften ihrer Nanoröhrchen untersuchen und nach Methoden suchen, um Nanoröhrchen mit nur einer einzigen Wand herzustellen.

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