Het organiseren van functionele objecten in een complex, geavanceerde architectuur op nanoschaal kan hybride materialen opleveren die hun solo-objecten enorm overtreffen, spannende routes naar een spectrum aan toepassingen. Ontwikkelingen in de synthetische chemie in de afgelopen decennia hebben een bibliotheek van hybride nanostructuren mogelijk gemaakt, zoals core-shell, fragmentarisch, dimeer, en hiërarchische/vertakte.

Hoe dan ook, de materiaalcombinaties van deze niet-van der Waals-vaste stoffen worden grotendeels beperkt door de regel van op het rooster afgestemde epitaxie.

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Yu Shuhong van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) heeft een nieuwe klasse van heteronanostructuren gerapporteerd die ze axiale superrooster-nanodraden (ASLNW's) noemen. die een grote tolerantie voor roostermismatches mogelijk maken en dus enorme materiaalcombinaties. Het onderzoeksartikel getiteld "One-Dimensional Superlattice Heterostructure Library" is gepubliceerd in: Tijdschrift van de American Chemical Society op 12 mei.

Om het voorspelbare te bereiken, zeer nauwkeurige synthese van een bibliotheek van ASLNW's, ze ontwierpen een axiale coderingsmethodologie die regiospecificiteit voor chemoselectieve transformatie mogelijk maakt.

Ze gingen uit van een vooraf ontworpen, herconfigureerbaar raamwerk op nanoschaal, en vervolgens de aangrenzende subobjecten chemisch ontkoppeld door gebruik te maken van de thermodynamica en kinetiek van de reactie. Op deze manier, ze bereikten een bibliotheek van negen verschillende ASLNW's met in principe talrijke geometrische derivaten.

Door de reactieselectiviteit te reguleren, ze waren in staat om op verzoek de composities te programmeren, dimensies, kristal fasen, interfaces, en periodiciteit in ASLNW's. Dankzij een dergelijke controle op hoog niveau, ze bereikten uiteindelijk superieure fotokatalytische prestaties met behulp van geoptimaliseerde ASLNW's.

De resultaten werpen een nieuw licht op het creëren van nanostructuren van hoge orde met verhoogde complexiteit en verbeterde functies, die aanzienlijke gevolgen zouden hebben voor een breed scala aan toepassingen in de conversie van zonne-energie en opto-elektronica.