NIST-onderzoekers kweken nanodraden gemaakt van halfgeleiders - galliumnitride-legeringen - door atomen laag voor laag af te zetten op een siliciumkristal onder hoog vacuüm. NIST heeft het ongebruikelijke vermogen om deze nanodraden te produceren zonder gebruik te maken van metaalkatalysatoren, waardoor de luminescentie wordt verbeterd en defecten worden verminderd. NIST-nanodraden hebben ook uitstekende mechanische kwaliteitsfactoren.

De laatste experimenten, beschreven in Geavanceerde functionele materialen , handhaafde de zuiverheid en defectvrije kristalstructuur van NIST-nanodraden terwijl de diameter en plaatsing beter werden gecontroleerd dan door andere groepen is gemeld voor op katalysatoren gebaseerde nanodraden. Nauwkeurige controle van diameter en plaatsing is essentieel voordat nanodraden op grote schaal kunnen worden gebruikt.

De belangrijkste truc in de NIST-techniek is om de draden door nauwkeurig gedefinieerde gaten in een sjabloonachtig masker te laten groeien dat de siliciumwafel bedekt. De NIST-nanodraden werden gekweekt door openingen in siliciumnitridemaskers met patronen. Ongeveer 30, 000 nanodraden werden gekweekt per 76 millimeter brede wafel. De techniek controleerde de locatie van nanodraad bijna perfect. Draden groeiden gelijkmatig door de meeste openingen en waren afwezig op het grootste deel van het maskeroppervlak.

Maskeropeningen varieerden van 300 tot 1000 nanometer (nm) breed, in stappen van 100 nm. In elke opening van 300 nm of 400 nm, een enkele nanodraad groeide, met een goed gevormde zeshoekige vorm en een symmetrische punt met zes facetten. Grotere openingen leverden meer variabele resultaten op. Openingen van 400 nm tot 900 nm leverden monokristallijne nanodraden op met veelzijdige toppen. Structuren gegroeid in 1, 000-nm openingen leken meerdere draden te zijn die aan elkaar waren geplakt. Alle nanodraden groeiden tot ongeveer 1, 000 nm lang gedurende drie dagen.

NIST-onderzoekers analyseerden microfoto's om de uniformiteit van de vorm en grootte van nanodraad statistisch te verifiëren. De analyse onthulde bijna uniforme gebieden van draden met dezelfde diameter en bijna perfecte zeshoekige vormen.

Het kweken van nanodraden op silicium is een benadering die NIST-onderzoekers onderzoeken voor het maken van "nanodraden op een chip"-apparaten. Hoewel de groeitemperaturen te hoog zijn - meer dan 800 graden Celsius - om siliciumcircuits te verdragen, er kunnen manieren zijn om de nanodraden eerst te laten groeien en ze vervolgens te beschermen tijdens de fabricage van circuits, hoofdauteur Kris Bertness zegt. Het onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Center on NanoscaleScience and Technology for Integrated Micro/Nano-Electromechanical Transducers (iMINT) aan de Universiteit van Colorado in Boulder.