שיטה מקורית להכנת ננו-תילים הפולטים אור באופן הדומה לזה הקיים בדיודות פולטות אור (LEDs). ננו-דיודות אלו יוכלו לשמש בעתיד בהתקנים כגון ננו-גנראטורים או מערכות של מעבדה-על-שבב
בזמן עבודתם על שיטה חדשנית להכנת ננו-תילים, כימאים ממכון התקנים והטכנולוגיה הלאומי של ארה"ב (NIST) חשפו תגלית בלתי-צפויה – שיטה מקורית להכנת ננו-תילים הפולטים אור באופן הדומה לזה הקיים בדיודות פולטות אור (LEDs). ננו-דיודות אלו יוכלו לשמש בעתיד בהתקנים כגון ננו-גנראטורים או מערכות של מעבדה-על-שבב.
ננו-תילים מתקבלים לרוב באמצעות רִבּוּץ (deposition) מבוקר של פרודות – תחמוצת אבץ, לדוגמא – במצבן הגזי ע"ג מצע קשיח, תהליך המכונה רִבּוּץ אֵדִים כִּימִיִּים (chemical vapor deposition, CVD). ברוב השיטות הללו מתקבלים ננו-תילים המזדקרים אנכית מהמשטח כלפי מעלה, בדומה לזיפי מברשת. מאחר והתיל נמצא במגע עם המצע רק באחד מקצותיו, הוא נוטה שלא לחלוק בתכונותיו של חומר המצע – מאפיין לא מועדף מאחר ויהיה קשה לאחר-מכן להגדיר את ההרכב המדויק של ננו-התיל. צמיחה אנכית גם יוצרת מעטה סבוך ודחוס של ננו-תילים, עובדה המקשה למצוא ולמקם מחדש תילים פרטניים בעלי איכות מובחרת. על-מנת להסיר את החסרונות הללו חוקרי המכון פיתחו שיטה "מוכוונת-משטח" להצמחה מאוזנת של ננו-תילים לאורכו של המשטח.
בדומה לרבות משיטות הריבוץ של צמיחה אנכית, החוקרים השתמשו בשיטה המנצלת את המתכת זהב כזרז ליצירת גביש. ההבדל המשמעותי הוא בכך שבשיטתם החדשה, הזהב המרובץ מחומם לטמפרטורה של 900 מעלות צלזיוס, עובדה ההופכת אותו לננו-חלקיק המשמש כנקודת ייזום לצמיחה וכאמצעי לגיבוש של פרודות תחמוצת אבץ. ככל שננו-הגביש של תחמוצת האבץ גדל, הוא דוחק את ננו-חלקיק הזהב לאורך משטח המצע (בניסוי זה – גאליום ניטריד) לקבלת ננו-תיל הצומח במאוזן לאורך המצע ולהפגנת תכונות המושפעות באופן הדוק ממאפייני חומר המצע עצמו.
במחקר, שפורסם בכתב-העת המדעי Nano, החוקרים הגדילו את העובי של ננו-חלקיק הזהב מכשמונה ננומטרים עד כדי 20 ננומטרים. השינוי הוביל לקבלת ננו-תילים אשר הצמיחו מבנה נוסף, דמוי "סנפיר גב" של כריש (המכונה "ננו-קיר"), שבו החלק של תחמוצת האבץ הוא עתיר-אלקטרונים והחלק של גאליום הניטריד הוא דל-אלקטרונים.
הממשק שבין שני חומרים אלו – הידוע בשם "הטרו-צומת p-n" – מאפשר לאלקטרונים לזרום בין ננו-התיל לבין ננו-הקיר בעקבות הטענת המערכת בחשמל. כתוצאה מכך, התנועה של האלקטרונים מייצרת אור, עובדה שהובילה את החוקרים לכנות את המערכת "ננו-דיודה פולטת אור" ("nano LED").
בניגוד לשיטות קודמות ליצירת הטרו-צמתים, שיטת ההכנה החדשנית מאפשרת למקם באופן קל הטרו-צמתים פרטניים ע"ג המשטח. מאפיין זה שימושי במיוחד כאשר יש צורך לקבץ מספר גדול של הטרו-צמתים במערך אחד על-מנת שיוכלו להיות מוטענים חשמלית לצורך הפיכתם ליחידה פולטת אור.
בחינת ננו-המבנים של תחמוצת האבץ וגאליום הניטריד באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני חודר (TEM) הראתה פגמים מבניים מועטים בננו-התילים וקבלה של הטרו-צמתים מוגדרים מאוד בננו-הקירות – שתי תוצאות המהוות ביטוי ישיר ליעילות השיטה החדשנית שפותחה במכון.
תגובה אחת
נראה כי אנו נמצאים בתקופה שבה הפיסיקה מתפתחת מאד ובעיקר בתחום הננו .
תחום המשיק בין הפיסיקה והכימיה. נראה כי גם וועדת פרס נובל סבורה כך.