Natuurkundigen van de Universiteit van Wollongong hebben nieuw gedrag van materialen ontdekt dat de telecommunicatietechnologie zou kunnen verbeteren.

Van glasvezelkabels voor snel internet tot ooglaseren, Het vermogen van wetenschappers om fundamentele lichtdeeltjes (fotonen) te manipuleren, zorgt voor een revolutie in onze wereld.

Nieuwe ontwikkelingen in fotonische apparaten zijn gebaseerd op fundamentele fysica en complexe chemie om de maximale efficiëntie en gevoeligheid voor lichtdeeltjes te extraheren.

Het is op nanoschaal dat onderzoekers van UOW's School of Physics een nieuwe methode hebben ontdekt om nanodraden te construeren voor gebruik als halfgeleiders - de basis van alle moderne elektronica.

PhD-student Julian Steele zei dat de precisie-assemblage van halfgeleiders op nanoschaal een explosie van interesse onderging in wetenschappelijke kringen, vanwege hun belofte voor het bouwen van geavanceerde elektronische en fotonische apparaten.

"Controle over deze kleine structuren is belangrijk bij het bepalen van hun uiteindelijke toepassingen, Julian zei. "Hoe meer controle we hebben over een breder scala aan materialen, hoe meer we het palet van functionele ontwerpopties die beschikbaar zijn voor ingenieurs uitbreiden."

Op silicium gebaseerde apparaten worden momenteel het meest gebruikt voor telecommunicatie en circuitelementen. Veel verderop in het periodiek systeem der elementen bevindt zich een exotisch element dat bismut wordt genoemd.

Wanneer toegevoegd aan de elementen gallium en arsenide, het zwaardere bismut weerstaat het binnendringen van het galliumarsenidekristal en verzamelt zich op het oppervlak in kleine druppeltjes.

"Deze druppeltjes werken als een katalysator voor de groei van nanostructuren, die in dit geval zichzelf bleek te assembleren in de vorm van sporen, Julian legde uit. "De nanotracks zelf werden gekweekt door onze medewerkers in het VK en de VS, die eigenlijk probeerden vaste dunnefilmmaterialen te kweken.

"We waren in staat om aan het werk toe te voegen om te begrijpen wat we zagen en waarom de sporen werden gevormd. Het probleem met proberen te begrijpen hoe de nanospoorvorm wordt gevormd, is het feit dat er slechts een handvol theoretische modellen bestaat om te beschrijven hoe ze groeien, en geen enkele die onze ongebruikelijke vormen verklaart."

"Ons werk stelt ook een nieuw type groeimodel in detail voor. Een simulatie op basis van het model komt fantastisch overeen met ons experiment en levert inzichten op in de psychische oorsprong van enkele van de meer exotische kenmerken die in deze nanotracks worden waargenomen."

Een cruciaal kenmerk van het werk is het zelfmontageproces. In de juiste omgeving, de materialen zullen aggregeren en structuren vormen zonder externe interferentie of richting.

Zelfmontage, wanneer begrepen, kan worden toegepast om de constructie van complexe materialen met behulp van nanodraden te vereenvoudigen en te versnellen, leiden tot geavanceerde toepassingen.

Dit kunnen nieuwe apparaten zijn, zoals platte beeldschermen die dunner zijn dan momenteel beschikbaar is; hoogrenderende zonnecellen die kunnen worden geïntegreerd op oppervlakken zoals de buitenkant van een auto; en nanodraadbatterijen die tot 10 keer de lading van bestaande lithium-ionbatterijen kunnen bevatten.

"Vanwege het prijskaartje dat momenteel aan hun fabricage hangt, de wetenschap van nanodraden is nog steeds aanwezig in de wereld van laboratoria, ' zei Juliaan.

"Op dezelfde manier waarop de ontwikkeling van nieuwe materialen aan het eind van de 20e eeuw hielp om ons huidige technologietijdperk te realiseren - van smartphones tot auto's zonder bestuurder - is de volgende grens hoe deze materialen op nanoschaal kunnen worden geassembleerd om kleinschalig te kunnen exploiteren natuurkunde (kwantummechanica), voor verbeterde efficiëntie en functie."

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift high-impact nanotechnologie nanoschaal .