量子材料工程,灵感来自自然|弧卓越中心在未来的低能电子技术

新材料的灵感来自大自然可以未来电子产品的关键

自组装纳米结构能够把原子精度的结构和定制的电子性质

扫描隧道显微镜的图像单独使金属化TPPT

生物有机体是我们所知道的最复杂的机器,能够实现要求功能的效率。

一个共同的主题在这些bio-machines一切重要的发生在单分子的水平——也就是说,在纳米尺度上。

这些就近的功能依赖于自组装,分子相互作用的精确和有选择性地与对方形成明确的结构。这一现象的一个著名的例子是DNA的双螺旋结构。

现在,受自我组装的就近的启发,一个国际科学家小组包括舰队物理学家创造了一个新的、碳基,自组装纳米材料,这可能是新的光伏和催化技术的关键。

使用人员能够自组装工程师,随着原子级精度,一个新的有机(碳)分子组成的一维纳米结构和铁原子。

两项研究中描述的发现是这个月发表在《自然通讯和ACS Nano。

通过自组装量子精密:功能的途径

奥古斯汀•Schiffrin和科尼利厄斯博士Krull莫纳什大学

“制造纳米材料通过控制单个原子和分子的位置一次很乏味,如果不是不可能的,”首席科学家奥古斯汀•Schiffrin博士说,莫纳什大学高级讲师和车队首席调查员。

“相反,我们可以创建能够把原子精度通过自组装结构,通过选择合适的分子,原子和制备条件。”

“这已经不需要外部干预的好处,“Schiffrin博士解释说。

这种自组装能力来自于使用有机(碳)分子作为构建nano-units。

的形状、大小和相互作用的官能团可以调整这些有机分子在一个几乎无限数量的方式使用有机合成化学。

控制分子之间的相互作用会导致创建所需的、定义良好的纳米结构,类似于核酸之间的相互作用在双螺旋DNA产生。

“我们可以建立一个非常精确的材料,设计结构,导致材料所需的电子性质,”合著者滨卡斯泰利说,博士生在莫纳什大学学院的物理学和天文学。

“就像bio-organisms取决于纳米交互的功能,这些新材料的物理和电子性质来自它们的结构在单分子水平上,“莫纳什大学研究员Cornelius Krull博士解释说。

自底向上跳动自上而下的

莫纳什大学博士生滨Castelli检查样品在扫描隧道显微镜

传统材料纳米加工方法,如光刻技术,依靠“自上而下”的方法,与材料的去除的物质。这种方法仅限于决议的顺序1纳米。

相反,“自下而上”的方法可以允许sub-nanometre模式分辨率,与潜在的更高层次的控制和效率的电子性质。

此外,运用“自下而上”的合成方法与纳米结构作为衬底表面允许属性,通过传统的合成方法无法实现。

纳米材料的基础上有机分子复合物允许广泛的有用的功能,技术和生物、催化、光电气体传感和存储。

在这些系统中,量子形态和电子的有机协调的配置主题起到至关重要的作用,决定了他们整体电子和化学性质。

这两项研究

表面一维奈米结构基于三环的有机协调的主题:当地的电子配置金属中心的前景小说在光电子学和催化功能。

检查电子特性,光电的潜力这篇论文设计光电性质由表面合成:Iron-Terpyridine大分子的形成和电子结构复杂发表在ACS Nano,描述了能源和空间相关性的电子状态(1 d的占领和无人)铁基有机纳米结构,在费米能级附近的能量范围,并将其用于光电应用,如光电、photo-catalysis和发光设备。

研究在单原子结构和化学的水平这篇论文铁基三环的有机纳米结构与局部电荷表面积累发表在《自然通讯,描述了在原子尺度的“重要的铁分子的分子内结构和电荷分布协调图案,用于催化应用。