Onderzoekers van de Universiteit van Kyoto hebben een manier ontdekt om oppervlakte-ionen van koperoxide-nanokristallen te vervangen bij omgevingscondities - een prestatie die de productie van nanokooien aanzienlijk eenvoudiger zal maken.

Ionische halfgeleider nanokooien kunnen worden gebruikt als foto-elektrische conversiematerialen zoals die worden gebruikt in zonnepanelen. Als een kooi in de letterlijke zin, nanokooien kunnen ook medicijnen en enzymen inkapselen, veelbelovende verdere ontwikkelingen voor gerichte medicijnafgifte.

De nieuwe methode, ontwikkeld door Hsin-Lun Wu en collega's van de Universiteit van Kyoto, maakt gebruik van reeds bestaande kristal "vormen" om koperoxide nanokristallen te laten veranderen in holle kopersulfide nanokooien door middel van anionenuitwisseling, en uiteindelijk in cadmiumsulfide en zinksulfide nanokooien.

Nanokooien verschijnen in meerdere kristalsystemen, afhankelijk van hun vorm, inclusief kubische en zeshoekige systemen. Eerder, om hexagonale zinksulfide nanokooien af ​​te leiden, het was nodig om hoge temperaturen tot ongeveer 1000 graden celcius toe te passen op zinksulfide nanokooien met een kubisch systeem.

Met de methode van het Kyoto-team, het enige dat nodig is, is om hexaëdrische of dodecaëdrische koperoxide-nanokristallen bloot te stellen aan natriumsulfide; met dit proces, anionen op het oppervlak worden vervangen, het oppervlak van het nanokristal transformeren in kopersulfide. In aanvulling, het koperoxide aan de binnenkant lost op om een ​​holle nanokooi te creëren. Wanneer deze kopersulfide nanokooien worden blootgesteld aan cadmiumnitraat of zinknitraat, de koperkationen worden vervangen om cadmiumsulfide nanokooien en zinksulfide nanokooien op te leveren, respectievelijk.

De auteurs schrijven dat dergelijke chemische omzettingen "de moeilijkheden kunnen overwinnen die gepaard gaan met het beheersen van de grootte, vorm, chemische samenstelling, en kristalstructuur."

"We hadden nooit verwacht dat dit in zo'n simpele stap zou kunnen, " zegt Toshiharu Teranishi, een senior auteur van de studie.

Het team hoopt deze methode te testen op nanokristallen met verschillende ionische make-up. "Ionische nanokristallen zijn er in zoveel smaken, " zei Teranishi. "We zijn aan het onderzoeken of dit kan worden toegepast als een algemene methode voor niet alleen koperoxide nanokristallen, maar ook voor andere ionische nanokristallen."