Terwijl de miniaturisering van de technologie voortduurt, wetenschappers proberen materialen op atomair niveau te engineeren. In Natuurcommunicatie , onderzoekers van het RIKEN Cluster for Pioneering Research en RIKEN Center for Advanced Photonics, samen met medewerkers, rapporteer een droge overdrachtstechniek om koolstofnanobuisjes van optische kwaliteit op een nauwkeurige manier te positioneren zonder oplosmiddel.

Koolstofnanobuisjes zijn een veelbelovend type materiaal met mogelijke toepassingen in toepassingen zoals lichtemitterende diodes, enkelvoudige elektronentransistors, of als enkele fotonbronnen. Het zijn in wezen buizen die zijn gemaakt van grafeen dat op specifieke manieren is gedraaid, en de manier waarop ze worden gedraaid is van cruciaal belang voor het produceren van de gewenste eigenschappen. Het maken van apparaten met gewenste eigenschappen vereist nauwkeurige manipulatie van de positie en oriëntatie van de nanobuisjes, samen met een eigenschap die bekend staat als chiraliteit, die in wezen beschrijft hoeveel het is gedraaid. Het is moeilijk om de moleculen precies te manipuleren, echter, omdat het gebruik van oplosmiddelen of behandeling bij hoge temperaturen de nanobuisjes onvermijdelijk vuil maakt, hun optische eigenschappen belemmeren.

Om dit probleem op te lossen, de onderzoekers zochten naar een manier om de nanobuisjes te engineeren zonder oplosmiddelen te gebruiken. Ze experimenteerden met antraceen, een chemische stof afgeleid van olie, als offermateriaal. Eigenlijk, ze pakten de nanobuis op een steiger van antraceen om het te dragen waar ze maar wilden, en vervolgens hitte gebruikten om het antraceen te sublimeren, het nanobuisje in een optisch onberispelijke staat achterlaat. Ze ontwikkelden ook een methode om de fotoluminescentie van de nanobuisjes tijdens de overdracht te volgen, ervoor te zorgen dat een nanobuisje met de gewenste optische eigenschappen op de juiste plaats komt.

De groep bevestigde dat na de droge overdracht, de resterende nanobuisjes hebben heldere fotoluminescentie, maximaal 5, 000 keer zo helder als het oorspronkelijke molecuul, een kwaliteit die ze ideaal maakt voor optische apparaten. In aanvulling, de groep was in staat om de nanobuis precies op een optische resonator van nanoformaat te plaatsen, verbetering van de lichtemissie-eigenschappen.

Volgens Keigo Otsuka van het RIKEN Cluster for Pioneering Research, de eerste auteur van het artikel, "Wij zijn van mening dat deze technologie niet alleen kan bijdragen aan het maken van nanodevices van koolstofnanobuisjes met gewenste eigenschappen, maar ook voor de constructie van systemen van hogere orde die gebaseerd zijn op de vrije combinatie van atomaire laagmaterialen en andere nanostructuren."

"Buiten dat, " zegt Yuichiro Kato, de leider van de groep, "deze technologie heeft het potentieel om bij te dragen aan de ontwikkeling van atomair gedefinieerde technologieën die verder gaan dan nanotechnologie, waarin materialen met precieze structuren op atomair niveau worden gebruikt als bouwstenen om functies te ontwerpen en te bouwen die anders zijn dan die van bestaande materialen."