(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van de Universiteit van Pittsburgh hebben een lichtsensor op nanoschaal gemaakt die kan worden gecombineerd met elektronische circuits van bijna atomaire grootte om hybride optische en elektronische apparaten met nieuwe functionaliteit te produceren. Het team, waarbij ook onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin in Madison betrokken waren, meldt zich in Natuurfotonica dat de ontwikkeling een van de grootste uitdagingen van de nanotechnologie overwint.

De groep, onder leiding van Jeremy Levy, een professor in de natuurkunde en astronomie aan de Pitt's School of Arts and Sciences, een fotonisch apparaat gemaakt van minder dan 4 nanometer breed, on-demand fotonische interactie mogelijk maken met objecten zo klein als enkele moleculen of kwantumdots. In een andere eerste, het kleine apparaatje kan elektrisch worden afgesteld om de gevoeligheid voor verschillende kleuren in het zichtbare spectrum te veranderen, waardoor de noodzaak voor de afzonderlijke lichtfilters die andere sensoren doorgaans nodig hebben, overbodig wordt. Levy werkte samen met Pitt, postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur Patrick Irvin, postdoctorale onderzoekers Daniela Bogorin en Cheng Cen, en Pitt afgestudeerde student Yanjun Ma. Ook deel uit van het team waren University of Wisconsin-Madison-onderzoekers Chang-Beom Eom, een professor in materiaalkunde en techniek, en onderzoeksmedewerkers Chung Wung Bark en Chad Folkman.

De onderzoekers produceerden de fotonische apparaten via een herschrijfbaar nano-elektronicaplatform ontwikkeld in Levy's lab dat werkt als een microscopische Etch A Sketch, het tekenspeelgoed dat hem aanvankelijk inspireerde. Zijn techniek, voor het eerst gemeld in Natuurmaterialen in maart 2008, is een methode om een ​​oxidekristal te schakelen tussen isolerende en geleidende toestanden. Door een positieve spanning aan te brengen op de scherpe geleidende sonde van een atoomkrachtmicroscoop, ontstaan ​​geleidende draden van slechts enkele nanometers breed op het grensvlak van twee isolatoren:een 1,2 nanometer dikke laag lanthaanaluminaat die is gegroeid op een strontiumtitanaatsubstraat. De geleidende nanodraden kunnen dan worden gewist met sperspanning, waardoor de interface weer een isolator wordt.

In februari 2009 Levy meldde in Science dat zijn platform kan worden gebruikt om een ​​geheugenapparaat met hoge dichtheid en een transistor genaamd "SketchFET" te boetseren met een grootte van slechts twee nanometer.

In dit recente werk Levy en zijn collega's demonstreerden een robuuste methode om lichtgevoeligheid in deze elektronische circuits op te nemen. dezelfde technieken en materialen gebruiken. Fotonische apparaten genereren, gids, of lichtgolven detecteren voor een verscheidenheid aan toepassingen, zei Levy. Licht is opmerkelijk gevoelig voor de eigenschappen van objecten op nanoschaal als enkele moleculen of kwantumdots, maar de integratie van halfgeleider-nanodraad- en nanobuis-fotonische apparaten met andere elektronische circuitelementen is altijd een uitdaging geweest.

"Deze resultaten kunnen nieuwe mogelijkheden bieden voor apparaten die optische eigenschappen op nanoschaal kunnen detecteren en deze informatie in elektronische vorm kunnen leveren, ' zei Levy.