Onderzoekers in China, een handige manier hebben gevonden om selectief germaniumsulfide-nanostructuren te bereiden, inclusief nanosheets en nanodraden, die actiever zijn dan hun bulktegenhangers en de weg kunnen openen naar goedkopere en veiligere opto-elektronica, omzetting van zonne-energie en snellere computerschakelingen.

Germaniummonosulfide, GeS, komt naar voren als een van de belangrijkste "IV-VI" halfgeleidermaterialen met potentieel in opto-elektronische toepassingen voor telecommunicatie en computers, en als lichtabsorbeerder voor gebruik bij de omzetting van zonne-energie. Een belangrijke eigenschap is de veel lagere toxiciteit en milieu-impact in vergelijking met andere halfgeleiders gemaakt met cadmium, lood en kwik. Het is minder duur dan andere materialen gemaakt met zeldzame en edele metalen elementen. Inderdaad, glazig GeS is gebruikt in lasers, glasvezelapparaten en infraroodlenzen, evenals herschrijfbare optische schijven en niet-vluchtige geheugenapparaten voor meerdere jaren. Het wordt ook veel gebruikt als een vaste elektrolyt in geleidende overbruggingsgeheugen (RAM)-apparaten.

Het repertoire van dit materiaal kan veel verder worden uitgebreid met de extra controle die het gebruik ervan als nanogestructureerde systemen mogelijk maakt. Liang Shi en Yumei Dai van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, in Hefei, wijzen erop dat het onderzoek op dit gebied is achtergebleven bij dat met andere IV-VI-halfgeleiders. Ze hopen dat te veranderen en hebben zich gericht op hoe nanosheets en nanodraden van GeS gemakkelijk kunnen worden gevormd. Ze hebben röntgenpoederdiffractie gebruikt, transmissie elektronenmicroscopie, energiedispersieve röntgenspectrometrie en scanning-elektronenmicroscopie om de structuur te onderzoeken, morfologie, samenstelling en optische absorptie-eigenschappen van hun monsters.

Het team gebruikte eenvoudige "natte" chemie om hun producten te synthetiseren met behulp van germaniumdichloride-dioxaancomplex, thioureum en oleylamine (OLA) als uitgangsmaterialen. De ingrediënten werden gemengd in een afgesloten reactiekolf, gestraald met ultrageluid om lucht uit te sluiten en vervolgens geroerd en verwarmd. Het team kon op deze manier nanosheets van GeS maken als het proces enkele uren werd uitgevoerd bij 593 Kelvin. Bij hogere temperatuur, 613 Kelvin, ze ontdekten dat de vellen in nanodraden terechtkomen. Inderdaad, door de precieze verwarmingstijd en temperatuur konden ze de structuur van het eindproduct regelen. Het team suggereert dat het oprollen van de nanosheets tot nanodraden wordt aangedreven door de oppervlaktespanning tussen de plaat en de OLA-moleculen tijdens de verwarming.

Nadat ze de structurele integriteit van hun GeS-nanodraden en nanosheets hebben bewezen, het team bouwde verschillende testapparaten - een fotogevoelige eenheid - die ze gebruikten om de optische en elektronische eigenschappen van de producten te evalueren. Het team zegt dat ze "uitstekend fotoresponsief gedrag" hebben laten zien. Dit "geeft het potentiële gebruik aan van gesynthetiseerde GeS-nanobladen en nanodraden in zonne-energieconversiesystemen, zoals de fabricage van fotovoltaïsche apparaten".