Nanoklustereista puolijohteita

Kun valo iskee nanoklustereiden kalvoihin, se edistää varausten virtausta kahden elektrodin välillä. 

Swansean ja Hampurin yliopistojen tutkijat ovat ensimmäistä kertaa havainneet, että metallin nanoklustereita voidaan käyttää puolijohteina.

Tutkijatiimi suunnitteli 25 kulta-atomista koostuvia nanoklustereita ja havainnoivat niiden osoittavan puolijohtavia ominaisuuksia. He havaitsivat näistä kalvoista tehdyissä fototransistoreissa kenttävaikutuksen ja valojohtavuuden.

Swansean yliopiston kemian osaston professori Christian Klinke selittää tämän havainnon mahdollisia sovelluksia:

”Puolijohdeominaisuuksien löytäminen metallin nanoklustereissa voisi muodostaa tietä erilaisille uusille sovelluksille alkaen kenttävaikutus transistoreista ja fotoilmaisimista aina valoa emittoiviin diodeihin ja aurinkokennoihin.

Nanoklustereista tuotetut piirirakenteet voidaan valmistaa joustaville alustoille. Monilla metallien nanoklustereilla, kuten tässäkin raportissa esitetyillä on lähes ääretön vakaus, mikä voi tehdä niistä sopivia jopa mustesuihkutulostukseen.

Kaksiulotteiset (2D) puolijohteet ovat lupaavia kvanttilaskennalle ja tulevaisuuden elektroniikalle.

Michigan Techin tutkijat ovat osoittaneet voivansa muuntaa metallikullan puolijohteeksi ja muokata materiaalia atomi kerrallaan boorinitridin nanoputkilla.

Tarkemmin ilmaisten tutkijat voivat muuntaa kultaa puolijohtaviksi kvanttipisteiksi, jotka on tehty yhdestä atomikerroksesta. Niiden energiarako tai kaistaero muodostuu kvanttisulkeutumisesta - kvanttivaikutus, kun materiaalit käyttäytyvät atomien tavoin.

Näitä 2D-kulta-kvanttipisteitä voidaan käyttää elektroniikassa, tavalla jossa niiden kaistaero on viritettävissä atomi kerrallaan.

Pisteiden tekeminen atomien monokerroksisina on hankalaa mutta vielä suurempi haaste on niiden ominaisuuksien mukauttaminen.

Tutkijoiden mukaan löytö kannustaa etsimään kiehtovia ominaisuuksia kullan ja muiden metallien kaksiulotteisista kvanttipisteistä houkuttelevia elektronisia, fotonisia, plasmonisia, kemiallisia ja biologisia sovelluksia varten, joissa niiden ominaisuuksia voidaan säätää atomi kerrallaan.

Aiheeseen liittyen:

Kvanttiutuvia transistoreita -katsausartikkeli