Команда Суонси-Гамбург обнаружила полупроводниковые свойства в металлических нанокластерах

Совместная исследовательская группа Суонси-Гамбург обнаружила, что миниатюрные нанокластеры атомов металлов, таких как серебро и золото, обладают свойствами, позволяющими использовать их в качестве полупроводников.

Схема явления: свет, который падает на пленки нанокластеров, способствует потоку заряда между двумя электродами. (Изображение предоставлено Гальченко / Клинке: Университет Гамбурга / Университет Суонси)

Это открытие создает пространство для множества потенциальных новых приложений – от плоских экранов и дисплеев телефонов до носимых технологий.

Полупроводники считаются сердцем новейшей электроники. Некоторые из их общих применений – детекторы света, устройства отображения для телевизоров и мобильных телефонов и солнечные элементы для производства энергии.

Коллоидные квантовые точки и органические полупроводники являются двумя ключевыми типами полупроводников на основе частиц, которые уже используются. Эти материалы имеют наноразмерный размер, и их небольшой размер означает, что они подвержены явлению, называемому квантовым ограничением, которое приводит к изменениям их электронных и оптических свойств. Эти изменения делают их идеальными для их предполагаемых применений.

Металлические нанокластеры объединяют свойства обоих этих материалов. Подобно коллоидным квантовым точкам, они очень стабильны. Как и органические полупроводники, они являются молекулярными или атомно точными, содержа в своем металлическом ядре определенное количество атомов.

Однако, несмотря на то, что нанокластеры металлов содержали все правильные ингредиенты, ранее никогда не было показано, что они обладают полупроводниковыми свойствами.

Команда Суонси-Гамбург достигла прогресса именно в этом аспекте.

Группа сформулировала способ создания пленок нанокластеров, состоящих из 25 атомов золота (Au25). Затем они узнали, что нанокластеры проявляют полупроводниковые свойства. Они также особенно наблюдали эффект поля и фотопроводимости в фототранзисторах, разработанных из этих пленок. Эти уникальные свойства являются товарными знаками всех полупроводниковых материалов.

В состав группы входят ученые из химического факультета университета Суонси и Гамбургского университета в Германии.

Профессор Кристиан Клинке из химического факультета Университета Суонси объяснил возможные применения этого открытия:

« Открытие полупроводниковых свойств в металлических нанокластерах может проложить путь для множества новых применений, от полевых транзисторов и фотоприемников до светодиодов и солнечных элементов. Эти устройства могут быть изготовлены на гибких основах. Многие металлические нанокластеры, в том числе те, которые мы исследовали в этом отчете, обладают почти бесконечной стабильностью, что может сделать их пригодными для струйной печати. Нам нужно опираться на этот вывод и доработать технику дальше. Но это открытие указывает путь вперед. Это показывает, что мы можем использовать металлические нанокластеры для производства высококачественных полупроводниковых пленок, которые легко собирать ».

Другие ученые из группы объяснили другие возможные применения:

Доктор Андрес Блэк из Гамбургского университета сказал: « Сродство металлического ядра к различным молекулярным функциональным возможностям может сделать их высокочувствительными газовыми сенсорами ».

Михаил Гальченко, также из Гамбургского университета, сказал: « Интеграция с другими низкоразмерными материалами может привести к гетероструктурам с новыми и интересными функциональными возможностями ».

Полупроводники находятся в центре внимания нашей работы здесь, в Суонси, как в нашем химическом отделе, так и в нашем Центре нанотехнологий. Работа Кристиана очень интересна для полупроводниковых материалов следующего поколения – область, в которой Университет Суонси ведет свою деятельность с нашими партнерами по отрасли. Эти выводы, сделанные благодаря нашим тесным связям с Гамбургом, являются значительным шагом вперед в этой области. Это показывает, что для исследований, как и для обучения, наш химический отдел находится на переднем крае .

Профессор Оуэн Гай, заведующий кафедрой химии, Университет Суонси

Source link