Wetenschappers van het Singapore Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) en de National University of Singapore (NUS) hebben een nieuwe chemische methode ontwikkeld die de ontwikkeling van een verscheidenheid aan kleine lichtgeleidende metaal-halfgeleidercontacten mogelijk maakt. Deze lichtgevoelige componenten van nanoformaat kunnen helpen bij het maken van bio-imaging-labels en betere fotokatalysatoren die in brandstofcellen worden gebruikt.

Een bal op een kleine paal plakken lijkt misschien eenvoudig, maar probeer dat eens op een schaal die een miljard keer kleiner is. Onderzoekers maken al geruime tijd 'matchstick-achtige' metalen bal-halfgeleiderpoolkenmerken van nanoformaat met lichtgevoelige eigenschappen, maar met grote moeite en strikte beperkingen op het type metalen dat kan worden gebruikt. De 'luciferachtige' vorm wordt gebruikt omdat is gebleken dat de uiteinden van een halfgeleiderpool chemisch reactiever zijn in vergelijking met andere vormen, waardoor metalen gemakkelijker kunnen worden afgezet. Wetenschappers van IMRE en NUS hebben onlangs een chemisch proces ontdekt dat niet alleen eenvoudiger uit te voeren is, maar het aantal verschillende metalen die aan de halfgeleiders kunnen worden gekoppeld enorm vergroot. Dit opent de weg voor nanostructuren met verbeterde fotogeleidende eigenschappen of met geheel nieuwe functies. Bijvoorbeeld, de nieuwe nanostructuren die door de onderzoekers chemisch zijn gesynthetiseerd, kunnen verder worden ontwikkeld als labels voor verbeterde bio-imaging-toepassingen zoals magnetische resonantiebeeldvorming (MRI), fluorescentie en donkerveldbeeldvorming.

Verwijzend naar de mogelijkheid dat de nanostructuren worden gebruikt om de huidige bioimaging-technieken te verbeteren, Dr Chan Yin Thai, een IMRE-wetenschapper, uitgelegd, “Door de doorbraak kunnen meerdere beeldvormingsmodi worden ondersteund door een enkel label, die de huidige beeldvormingsmogelijkheden aanzienlijk kunnen verbeteren en kunnen leiden tot krachtige diagnostische hulpmiddelen”.

De lichtgevoelige metalen halfgeleiderpooleigenschappen hebben ook intrinsiek goede fotokatalytische eigenschappen, waar chemische reacties worden veroorzaakt door licht. Op dit moment, de onderzoekers kijken naar het gebruik van de nieuwe methode om materialen te produceren met 'groene' fotokatalytische toepassingen, bijvoorbeeld, materialen die de watersplitsing verbeteren om waterstof efficiënter te produceren voor brandstofcellen; en materialen die milieuverontreinigende stoffen actief afbreken op blootgestelde oppervlakken zoals gebouwen en auto's.

"De ontwikkeling van metaal-halfgeleider-nanostructuren voor gebruik in apparaten staat nog in de kinderschoenen, maar toegang tot een grote verscheidenheid aan verschillende metalen opent echt deuren naar een groot aantal mogelijkheden voor wetenschappelijke verkenning en is een cruciale mijlpaal voor het waarborgen van voortdurende R&D, Dr. Chan legde uit.

De wetenschappers gebruikten een nieuwe benadering om de nieuwe methode te ontwikkelen - door gebruik te maken van de lichtgevoelige eigenschappen van de 'pool' van de halfgeleider. Door gouddeeltjes op de ‘paal’ te leggen en deze vervolgens te behandelen met UV-licht, ontdekten de IMRE- en NUS-wetenschappers dat het hierdoor gemakkelijker werd om een ​​grotere verscheidenheid aan metalen te bevestigen, alleen milde chemicaliën gebruiken. Vóór het succes van dit onderzoek, de metalen die voor de 'bal' konden worden gebruikt, waren beperkt. De chemicaliën die nodig zijn bij de conventionele behandeling moesten mild zijn, zodat ze de 'pool' van de halfgeleider niet zouden aantasten. De degradatie van de 'pool' zou de fotokatalytische eigenschappen van de structuur beïnvloeden. Dit beperkte de verscheidenheid aan metalen die konden worden gebruikt omdat hardere metalen niet met de milde chemicaliën op de 'paal' konden worden bevestigd.