Een team van wetenschappers van het Argonne National Laboratory's (ANL) Center for Nanoscale Materials heeft met succes ultrananokristallijne diamant (UNCD) dunne films in nanodraden gesneden, het versterken van de functionaliteit van het materiaal en het bieden van mogelijke verbeteringen aan de fabricage van biosensoren.

UNCD dunne films zijn een speciale vorm van diamant uitgevonden bij ANL, en het onderwerp van enorme belangstelling vanwege het zeer wenselijke vermogen van het materiaal om zijn elektrische eigenschappen te veranderen wanneer de chemische binding tussen korrelgrenzen wordt gewijzigd. "Het is een zeer aantrekkelijk materiaal op koolstofbasis met een breed scala aan toepassingen in communicatie, medicijn, en verdediging, " merkt Sumant op.

Een primaire drijfveer achter hun studie, hij legt uit, is om de elektrische transporteigenschappen van UNCH te begrijpen wanneer het wordt gefabriceerd in een nanodraadgeometrie. Ze willen ook zien hoe deze eigenschappen kunnen worden gewijzigd door de chemische binding aan de korrelgrens te veranderen en tegelijkertijd te profiteren van een grotere oppervlakte-tot-volumeverhouding.

"We hebben een manier aangetoond om UNCD-nanodraden te fabriceren, met breedtes zo klein als 30 nanometer bij een dikte van 40 nanometer, door een top-down fabricagebenadering te gebruiken die elektronenstraallithografie en [een] reactief ionenetsproces combineert, ' zegt Sumant.

Een van de uitzonderlijke elektrische eigenschappen van de UNCD-nanodraden, de onderzoekers ontdekten ook een resistentie die extreem gevoelig is voor de adsorptie van gasmoleculen aan de korrelgrenzen. Deze ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor de fabricage van geavanceerde sensoren op nanoschaal voor specifiek gebruik, volgens de ploeg.

Het belangrijkste voordeel van UNCD ten opzichte van andere materialen, hij legt uit, is dat het stabiele functionalisering biedt, wat erg handig zou kunnen zijn voor het fabriceren van een nieuw soort sensoren.

UNCD-nanodraden zullen naar verwachting in eerste instantie toepassingen vinden op het gebied van biosensoren, of in druk- of gassensoren, die zouden kunnen worden gebruikt door de micro-elektromechanische systemen (MEMS) en de halfgeleiderindustrie.