Silicium halfgeleiders vormen de basis van alle moderne elektronica en microprocessors. Cruciaal bij deze toepassingen is de mogelijkheid om de halfgeleider te 'dopen'; dat wil zeggen, door gecontroleerd onzuivere atomen toe te voegen aan een halfgeleider, men kan de elektronische en optische eigenschappen ervan continu variëren.

Een recente samenwerking van wetenschappers van de Universiteit van Pennsylvania en NIST heeft voor het eerst aangetoond dat een unieke nanoschaal analoog. Vooral, kristallen op nanoschaal worden gemaakt door nanodeeltjes samen te voegen tot dicht opeengepakte arrangementen (zogenaamde 'nanodeeltjes-superroosters'). In dit werk, de assemblage wordt uitgevoerd met gecontroleerde hoeveelheden 'onzuivere' nanodeeltjes die verschillen van die gebruikt om het gastheerkristal te vormen.

De resulterende superroosters zijn 'gedoteerd', en vertonen eigenschappen die gevoelig afhangen van de concentratie en het intrinsieke gedrag van de doteringsdeeltjes. In een voorbeeld, door de concentratie van dopinggouden nanodeeltjes te regelen (in een kristal van loodselenide-nanodeeltjes), de geleidbaarheid kon worden afgesteld over 6 ordes van grootte.

Om de ordening in deze nanomaterialen te karakteriseren, röntgenverstrooiingsmetingen werden uitgevoerd op de X9-bundellijn (NSLS), die mede wordt beheerd door de CFN. Dit vermogen om de eigenschappen van superroosters rationeel af te stemmen, zal cruciaal zijn voor toekomstige toepassingen van optische en elektronische materialen.

• De controleerbare introductie van doteringsdeeltjes in goed gedefinieerde superroosters van nanodeeltjes, zonder de kristalliniteit van het rooster te verstoren, is de eerste demonstratie van specifieke afstemming van de elektronische transporteigenschappen van bulk-nanodeeltjesensembles.
• Doping van gouden nanodeeltjes verbeterde de geleidbaarheid van loodselenide-nanodeeltjesfilms met meer dan 6 ordes van grootte.
• Een dergelijke controle over de introductie van nanodeeltjes in superroosters opent mogelijkheden voor doping van andere nanomaterialen, zoals magnetische en katalytische nanodeeltjes.

CFN's transmissie small-angle x-ray scattering (TSAXS) eindstation op de NSLS X9 röntgenbundellijn werd gebruikt om de superroosterkristallen van nanodeeltjes te meten.