(Phys.org) — Door 2D-nanobladen langs het oppervlak van een 1D-nanodraad te laten groeien, wetenschappers hebben een nieuwe 3D-heterostructuur op nanoschaal gesynthetiseerd die ze - om de juiste redenen - 'shish kabobs' noemen. Door de integratie van de twee dimensies, de nieuwe structuren kunnen een breed scala aan toepassingen hebben, zoals voor de omzetting van zonne-energie, energie opslag, en fotonica.

De wetenschappers, Chun Li, et al., aan de North Carolina University in Raleigh, Noord Carolina; en Oak Ridge National Laboratory in Oak Ridge, Tennessee, hebben een paper gepubliceerd over de nanosheet-nanowire heterostructuren in een recent nummer van Nano-letters .

Tot dusver, het meeste onderzoek naar groeiende heterostructuren op nanoschaal is gericht op het combineren van materialen met dezelfde afmetingen. Studies waarbij materialen met verschillende afmetingen worden gecombineerd, zijn beperkt gebleven omdat het veel moeilijker is om deze materialen in een enkele structuur te integreren vanwege hun verschillende groeimechanismen.

Echter, zoals de onderzoekers hier uitleggen, het integreren van materialen met verschillende afmetingen is aantrekkelijk omdat het de voordelen van beide materialen kan combineren en tegelijkertijd de nadelen kan verminderen. Als resultaat, dergelijke heterostructuren kunnen nieuwe functies mogelijk maken die niet van elk van de componenten afzonderlijk kunnen worden verkregen.

Om de nieuwe nanosheet-nanodraadstructuren in deze studie te synthetiseren, de onderzoekers gebruikten een aanpak in twee stappen, eerst de nanodraden laten groeien en vervolgens de nanosheets op bepaalde plaatsen op de nanodraden laten groeien. Ze gebruikten germaniumsulfide als materiaal voor beide componenten, maar voorspel dat dezelfde benadering van toepassing zal zijn op andere vergelijkbare materialen.

Om nanodraad-nanosheet heterostructuren te verkrijgen, de onderzoekers stelden de gekweekte nanodraden een paar minuten tot een paar dagen voorafgaand aan de nanosheet-groeistap bloot aan lucht. De blootstelling aan lucht veroorzaakt waarschijnlijk milde oxidatie op het oppervlak van de nanodraden, waardoor de oppervlakte-eigenschappen veranderen. De onderzoekers denken dat deze oppervlakte-imperfecties de kiemvorming van de nanosheets beter kunnen vergemakkelijken dan een perfect oppervlak.

Nadat de nanodraden aan lucht waren blootgesteld, de onderzoekers konden met succes nanosheets op het nanodraadoppervlak langs de radiale richting laten groeien, zodat ze als stukjes kip en paprika aan een spies werden gerangschikt. Naast hun aantrekkingskracht door deze ongewone architectuur, de nanodraad-nanosheet heterostructuren hebben ook een aantrekkelijke combinatie van kenmerken, met name een groot oppervlak door de 2D nanosheets en efficiënt ladingstransport door de 1D nanodraad. Om deze redenen, de nieuwe nanostructuren zouden toepassingen kunnen hebben in fotovoltaïsche, supercondensatoren, lithium-ion batterijen, 3D opto-elektronica, en chemische waarneming.

Copyright 2013 Phys.org
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van Phys.org.