(Phys.org) — Een effectievere monitoring van de vervuilingsniveaus op de werkplek is aan de horizon na de ontwikkeling van een nieuwe constructiemethode voor microscopisch kleine structuren gemaakt van goud.

De maateenheid voor nanostructuren, een nanometer, is een miljardste van een meter of ongeveer 1/50, 000 de breedte van een typisch mensenhaar. materialen, inclusief goud, die op deze kleine schaal zijn ontwikkeld, hebben enorm andere chemische en fysische eigenschappen dan die op grotere schaal.

Universitair hoofddocent Udo Bach van de Monash University, zijn team van het Department of Materials Engineering en medewerkers van CSIRO en het Australische Synchrotron hebben een onconventionele bottom-upstrategie gebruikt om nanostructuren te fabriceren met gouden nanodeeltjes.

Het resultaat zijn gouden nanostructuren met superieure capaciteiten die kunnen worden ingebouwd in bewakingsapparatuur om de aanwezigheid van chemische en biologische verontreinigende stoffen te detecteren. Ze zijn 36 keer gevoeliger dan de huidige commerciële detectiesubstraten. De gouden nanostructuren hebben ook het vermogen om licht te absorberen, wat de weg vrijmaakt voor een betere opname van zonne-energie in zonnecellen.

Er worden twee hoofdstrategieën gebruikt om nanostructuren te fabriceren. Top-down is een conventionele fabricagemethode waarbij een bulkmateriaal wordt vervaardigd om kleinere kenmerken te verkrijgen, terwijl de bottom-up methode begint met nanodeeltjes om een ​​grotere structuur te bouwen.

De onderzoekers ontdekten dat het gebruik van de bottom-up-methode hen een nieuwe mate van vrijheid gaf om de plaatsing van de nanodeeltjes te controleren.

"Om het volledige potentieel van nieuwe materialen te benutten, er moeten technieken worden ontwikkeld waarmee we ze kunnen integreren in alledaagse apparaten zoals zonnepanelen en apparatuur voor het bewaken van vervuiling, ', zegt universitair hoofddocent Bach.

"Twee niveaus van controle zijn van cruciaal belang voor dergelijke technieken:het vermogen om nanodeeltjes te integreren in bestaande structuren en het vermogen om de oriëntatie van deze bouwstenen van nanometerformaat te regelen om geordende arrays te vormen."

Hoofdauteur en PhD-kandidaat Thibaut Thai van het Department of Materials Engineering zei dat de bottom-up methode leek op bouwen met Lego... op nanoschaal.

"Kleine blokken goud werden samengevoegd totdat de uiteindelijke structuur was bereikt. Door de oriëntatie van de nanostaafjes te beheersen, konden we complexere nanostructuren bouwen, ' zei meneer Thai.

"Door een manier te ontwikkelen om de assemblage van nanodeeltjes op oppervlakken te controleren, we waren in staat om het probleem van de integratie van deze nanostructuren in functionele toepassingen te verminderen."

Universitair hoofddocent Bach zei dat het gebruik van deze nieuwe arrays van nanodeeltjes niet beperkt zou blijven tot sensortoepassingen. Het onderzoeksteam concentreerde zich nu op het ontwikkelen van hun eigenschappen in fotonische circuits, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot optische computertoepassingen.

Het Melbourne Centre for Nanofabrication en het Australische Synchrotron waren beide cruciaal voor het succes van dit project.

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Angewandte Chemie met een "Very Important Paper" classificatie, een beoordeling die wordt gegeven aan minder dan vijf procent van de artikelen die het tijdschrift publiceert.