Een revolutionair hulpmiddel dat is ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Sheffield, heeft onderzoekers in staat gesteld om apparaten ter grootte van nanometers te analyseren zonder ze voor de eerste keer te vernietigen. de deur openen naar een nieuwe golf van technologieën.

Het nucleaire magnetische resonantieapparaat - ontwikkeld door de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de universiteit - zal verdere ontwikkelingen en nieuwe toepassingen mogelijk maken voor nanotechnologie die steeds vaker wordt gebruikt bij het oogsten van zonne-energie, computergebruik, communicatieontwikkelingen en ook op medisch gebied.

Wetenschappers kunnen nu nanostructuren analyseren op een ongekend detailniveau zonder daarbij de materialen te vernietigen. een beperking waar onderzoekers over de hele wereld mee te maken kregen vóór de doorbraak van de Sheffield-experts.

Dr. Alexander Tartakovskii, die een team van onderzoekers leidde, zei:"We hebben een nieuw belangrijk hulpmiddel ontwikkeld voor microscopie-analyse van nanostructuren. De zeer kleine hoeveelheden materie die in nanostructuren worden gebruikt - het gedrag van elektronen en fotonen - wordt bepaald door nieuwe kwantumeffecten, heel anders dan wat er gebeurt in bulkmaterialen.

"Ontwikkeling vereist een zorgvuldige structurele analyse, om te begrijpen hoe de nanostructuren worden gevormd, en hoe we ze kunnen bouwen om hun nuttige eigenschappen te verbeteren en te beheersen. Bestaande structurele analysemethoden, sleutel voor het onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe materialen, invasief zijn:een nanostructuur zou tijdens het experiment onomkeerbaar worden vernietigd, en, als resultaat, de belangrijke link tussen de structurele en elektronische of fotonische eigenschappen zou meestal verloren gaan. Deze beperking wordt nu overwonnen door onze nieuwe technieken, die afhankelijk zijn van inherent niet-invasieve nucleaire magnetische resonantie (NMR) sonderen."

De resultaten openen een nieuwe manier van nano-engineering, een volledige karakterisering van een nieuw materiaal en een nieuw halfgeleider nano-apparaat zonder ze te vernietigen, wat meer onderzoek en ontwikkeling en fabricageprocessen voor apparaten betekent.

Dr. Tarakovskii voegde toe:"We hebben nieuwe technieken ontwikkeld die een ongekende gevoeligheid en verbetering van het NMR-signaal in nanostructuren mogelijk maakten. Bijzondere nanostructuren die van belang zijn in ons onderzoek zijn halfgeleider kwantumstippen, die op grote schaal worden onderzocht vanwege hun veelbelovende fotonische toepassingen, en potentieel voor gebruik in een nieuw type computerhardware die gebruikmaakt van kwantumlogica.

"Het resultaat van onze experimenten was nogal onverwacht en veranderde ons begrip van de architectuur van deze nanomaterialen:we leerden nieuwe informatie over de chemische samenstelling van kwantumstippen, en ook hoe atoomuitlijning binnen de stippen afwijkt van die van een perfect kristal. belangrijk, veel meer metingen van optische en magnetische eigenschappen kunnen worden gedaan op dezelfde kwantumstippen die het NMR-onderzoek hebben ondergaan."

De ontwikkeling van de nieuwe technieken en al het experimentele werk werd uitgevoerd door dr. Evgeny Tsjechovich in de groep van dr. Alexander Tartakovskii van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde in Sheffield. Quantum dot-monsters die in dit werk worden gebruikt, zijn ook gefabriceerd in Sheffield, in de EPSRC National Facility for III-V Semiconductor Technology.