Eendimensionale nanostructuren op nanoschaal (d.w.z. nanodraden) bieden enorme kansen in fotovoltaïsche en fotonica vanwege hun uitzonderlijke optische en elektrische eigenschappen, die volledig afstembaar zijn door hun architecturen te variëren. Helaas, de huidige synthetische beperkingen hebben het scala aan onderzoeken en apparaten dat met dergelijke structuren kan worden gemaakt, belemmerd.

In een recent manuscript online gepubliceerd als een brief in Natuur Nanotechnologie , Onderzoekers van de Northwestern University hebben een manier gevonden om oppervlakken langs meerdere richtingen in een nanodraad te engineeren. Deze nieuwe techniek, coaxiale lithografie (COAL) genoemd, biedt een combinatie van radiale en longitudinale vrijheidsgraden van compositie binnen de nanodraad. Synthetische controle over de radiale dimensie gecombineerd met de mogelijkheid om selectief functies te verwijderen die zijn gebruikt om de nanodraden te bouwen, breidt het scala aan architecturen die met COAL kunnen worden gesynthetiseerd aanzienlijk uit.

Professor Tsjaad A. Mirkin, de corresponderende auteur van het artikel, zei, "COAL maakt het rationele ontwerp en de voorbereiding van nanodraden mogelijk met zeer complexe architecturen die niet met andere technieken kunnen worden gemaakt."

De techniek die in het artikel wordt gepresenteerd, vertegenwoordigt een aanzienlijke vooruitgang in de synthese van nanomaterialen door ontwerp, omdat deze toepasbaar is op een breed scala aan materialen zoals metalen, organische halfgeleiders, metaaloxiden en metaalchalcogeniden.

De integratie van plasmonische (metalen) nanoringen rond en in halfgeleider nanodraden met ongekende controle over hun locaties en afmetingen werd ook in dit werk gedemonstreerd. Het vermogen om deze twee soorten materialen in één constructie te integreren, is zeer gewild vanwege het buitengewone vermogen van metalen nanostructuren om de lichtabsorptie in halfgeleiders te verbeteren. Door een lichtconcentrerende plasmonische nanoring controleerbaar in te bedden in kern/schil halfgeleider nanodraden, de auteurs rapporteerden een significante verbetering van de fotodetectiemogelijkheden van halfgeleider nanodraden.

Mirkin's Ph.D. student Tuncay Ozel en postdoctoraal onderzoeker Gilles Bourret, gelijke bijdragen aan de krant, zei, “Met onze aanpak, op dezelfde nanodraad kan een bijna onbeperkt aantal schillen worden geprepareerd. Volledige afstembaarheid in termen van oppervlakteplasmonresonantie en elektrisch veld door de diameter te regelen, lengte en ringafstand wordt gerapporteerd met een ongekende precisie van minder dan 10 nanometer. Zowel de nanodraad- als de plasmonische gemeenschap zullen deze vooruitgang aanzienlijk vinden."

Mirkin heeft toegevoegd, "Ik geloof dat COAL de capaciteiten van onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het bestuderen van de chemie en fysica van negatieve oppervlaktematerialen drastisch zal vergroten, interfaces tussen organische en anorganische materialen, en licht-materie interacties. Deze techniek zorgt voor de synthese van materialen met architecturen die op andere manieren niet haalbaar zijn."