Wetenschappers hebben de beeldvormingsmogelijkheden van de Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) gebruikt om verbeterde lichtgevende diode-displays te ontwikkelen met behulp van bottom-up engineeringmethoden.

Samenwerking tussen onderzoekers van de Universiteit van Florida en CHESS heeft geresulteerd in een nieuwe manier om colloïdale "superdeeltjes" te maken van georiënteerde nanostaafjes van halfgeleidende materialen. Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , 19 okt.

Het team synthetiseerde nanostaafjes met een cadmiumselenide en cadmiumsulfideschil. Profiteren van de rooster-mismatch-interfaces van de verbindingen, ze assembleerden deze staven tot grotere periodieke colloïdale structuren, superdeeltjes genoemd.

De superdeeltjes vertonen verbeterde lichtemissie en polarisatie, kenmerken die belangrijk zijn voor de fabricage van LED-televisies en computerschermen. De genucleëerde superdeeltjes kunnen verder worden gegoten in macroscopische gepolariseerde films. De films zouden de efficiëntie van gepolariseerde LED-televisie en computerschermen met maar liefst 50 procent kunnen verhogen, zeggen de onderzoekers.

Het team, waaronder CHESS-wetenschapper Zhongwu Wang, maakte gebruik van de CHESS-faciliteit om röntgenverstrooiingsgegevens onder kleine hoeken te verzamelen van monsters in kleine diamant-aambeeldcellen. Ze gebruikten deze techniek, in combinatie met hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscopie, om te analyseren hoe nanostaafjes met aangehechte organische componenten kunnen worden gevormd tot goed geordende structuren.

De nanostaafjes worden eerst uitgelijnd in een laag als hexagonaal geordende arrays. Dan gedragen de sterk geordende nanostaafarrays zich als een reeks gelaagde eenheden, zelfassemblerend in structuren die een orde op lange afstand vertonen terwijl ze uitgroeien tot grote superdeeltjes. De langwerpige superdeeltjes kunnen in een polymeermatrix worden uitgelijnd tot macroscopische films.

Het project laat zien hoe wetenschappers anisotrope interacties tussen nanostaafjes leren herkennen en benutten, die tijdens het syntheseproces kan worden aangepast, om een ​​enkel domein te creëren, naaldachtige deeltjes. De auteurs hopen dat hun werk kan leiden tot nieuwe processen van zelfassemblage om nano-objecten te creëren met andere anisotrope vormen, misschien zelfs het samenvoegen van twee of meer soorten objecten om goed gedefinieerde mesoscopische en macroscopische architecturen te vormen met steeds grotere complexiteit.