Composieten zijn combinaties van materialen die eigenschappen produceren die in geen enkel materiaal ontoegankelijk zijn. Een klassiek voorbeeld van een composiet is glasvezel - kunststofvezels die met glas zijn geweven om hockeysticks of de romp van een boot sterker te maken. In tegenstelling tot de gevestigde technieken voor het produceren van glasvezel en andere composieten op macroschaal, echter, er zijn geen algemene schema's beschikbaar voor het maken van composieten op nanoschaal.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van Berkeley Lab's Molecular Foundry, in samenwerking met onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Berkeley, hebben laten zien hoe nanocomposieten met gewenste eigenschappen kunnen worden ontworpen en gefabriceerd door eerst nanokristallen en nanostaafjes te assembleren die zijn gecoat met korte organische moleculen, liganden genoemd. Deze liganden worden vervolgens vervangen door clusters van metaalchalcogeniden, zoals kopersulfide. Als resultaat, de clusters verbinden met de nanokristal- of nanostaaf-bouwstenen en helpen bij het creëren van een stabiel nanocomposiet. Het team heeft dit schema toegepast op meer dan 20 verschillende combinaties van materialen, waaronder dicht opeengepakte nanokristallen bollen voor thermo-elektrische materialen en verticaal uitgelijnde nanostaafjes voor zonnecellen.

"We beginnen net te begrijpen hoe het combineren van materialen op nanoschaal nieuwe mogelijkheden kan bieden voor elektronische eigenschappen en efficiënte energietechnologieën, " zei Delia Milliron, Directeur van de Inorganic Nanostructures Facility bij de Molecular Foundry. "Dit nieuwe proces voor het fabriceren van anorganische nanocomposieten geeft ons een ongekend vermogen om de compositie af te stemmen en de morfologie te regelen."

De onderzoekers anticiperen op de vraag van gebruikers die op zoek zijn naar deze nieuwste toevoeging aan het arsenaal aan materiaalsynthesemogelijkheden van de Foundry, aangezien deze mix-and-match benadering van nanocomposieten zou kunnen worden gebruikt in een oneindige lijst van toepassingen, inclusief materialen voor populaire toepassingen zoals batterijelektroden, fotovoltaïsche en elektronische gegevensopslag.

"De schoonheid van onze methode is niet alleen de flexibiliteit van de composities die kunnen worden bereikt, maar het gemak waarmee dit kan. Er is geen gespecialiseerde apparatuur vereist, een verscheidenheid aan substraten kan worden gebruikt en het proces is schaalbaar, " zei Ravisubhash Tangirala, een postdoctoraal onderzoeker in Foundry die samenwerkt met Milliron.