Natuurkundigen van de Universiteit van Bath hebben een flexibel proces ontwikkeld dat de synthese mogelijk maakt in een enkele stroom van een breed scala aan nieuwe nanomaterialen met verschillende morfologieën, met mogelijke toepassingen in onder meer optica en sensoren.

De nanomaterialen zijn gemaakt van Tungsten Disulfide - een Transition Metal Dichalcogenide (TMD) - en kunnen worden gekweekt op isolerende vlakke substraten zonder dat een katalysator nodig is. TMD's zijn gelaagde materialen, en in hun tweedimensionale vorm kunnen ze worden beschouwd als de anorganische analogen van grafeen.

De verschillende Tungsten Disulfide-morfologieën die zijn gesynthetiseerd - tweedimensionale vellen die parallel aan het substraat groeien, nanobuisjes, of een nanomesh die lijkt op een 'veld van bladen' dat naar buiten groeit vanuit het substraat - zijn mogelijk dankzij Dr. Zichen Liu's Ph.D. onderzoek in Bath om het groeiproces in twee verschillende fasen te splitsen. Door deze ontkoppeling het groeiproces kan anders worden gerouteerd dan bij meer conventionele benaderingen, en begeleid worden om al deze materiële morfologieën te produceren.

Tot dusver, de morfologie van het 'veld van bladen' heeft krachtige optische eigenschappen laten zien, inclusief sterke niet-lineaire effecten zoals Second Harmonic Generation, dat is, verdubbeling van de frequentie en halvering van de golflengte van laserlicht, terwijl het van kleur verandert. De kracht van deze effecten opent een scala aan optische toepassingen voor het materiaal.

Het onderzoek is gepubliceerd in ACS Nano .

Dr. Adelina Ilie, van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Bath, die het onderzoek leidde, zei:"De eenvoud van dit proces is belangrijk vanuit het oogpunt dat het ons in staat stelt om praktisch alle fasen van dit overgangsmetaal-dichalcogenide te verkrijgen, van in-plan naar out-of-plan, maar ook van tweedimensionale platen tot eendimensionale nanobuisjes en alles daartussenin. Gewoonlijk worden verschillende processen gebruikt om de tweedimensionale of de eendimensionale morfologieën te creëren. Ons proces, in plaats daarvan, leidt tot afstembare materialen met afstembare eigenschappen.

"De morfologie van het 'veld van bladen' is geheel nieuw, en vanwege het zeer grote effectieve oppervlak, kan niet alleen interessant zijn voor de niet-lineaire optische eigenschappen die we tot nu toe hebben laten zien, maar ook voor toepassing in verschillende detectietechnologieën. We zijn nu al deze wegen aan het verkennen."

Professor Ventsislav Valev, die de nanomesh op optische eigenschappen testte, voegde toe:"We hebben de bovengrenzen van de optische effecten nog niet echt kunnen testen omdat het signaal te sterk is voor de apparatuur die we hebben gebruikt om het te onderzoeken. We hebben het over een materiaal dat een of twee atomen dik; het is heel bijzonder. De opstelling in een 'veld van bladen' verhoogt duidelijk het signaal."

Het team is van plan om de eigenschappen van de materialen te blijven onderzoeken.