Nanoantenneja ja yhden elektronin transistoreita

Nanomittakaavan valonlähteet ja nanoantennit ovat jo löytäneet laajan valikoiman sovelluksia useilla aloilla, kuten erittäin kompakteina pikseleinä, optisessa havaitsemisessa tai televiestinnässä.

Pietarilaisen ITMO-yliopiston tiedemiehet ovat nyt kehittäneet uuden tyyppisiä nanohiukkasiin perustuvia valonlähteitä, jotka perustuvat halidi perovskiitteihin. Nämä alle aallonpituuden nanopartikkeleit toimivat sekä emittereinä että nanoantenneina ja pystyvät vahvistamaan valon emissiota luontaisesti ilman lisärakenteita.

Lisäksi perovskiitti mahdollistaa emissiospektrin virittämisen koko näkyvällä alueella muuttamalla materiaalin koostumusta. Tämä tekee uusista nanopartikkeleista lupaavan alustan luomaan kompakteja optoelektronisia laitteita, kuten optisia siruja, valoa emittoivia diodeja tai antureita.

Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehittäneet yhdessä kalifornian Caltecin ja tanskalaisen Aarhusin yliopiston kanssa uuden valmistustekniikan pienille metallisille nanorakenteille. Näiden rakenteiden kuten nanoantennien mitat ovat noin kymmenen nanometriä ja mahdollistavat siten optisten ominaisuuksien muokkaamisen näkyvän valon aallonpituusalueella.

Jyväskylän yliopistossa myös Boxuan Shen tutki väitöskirjatyössään, miten DNA-molekyylin avulla voidaan rakentaa nanokokoluokan sähköisiä ja optisia laitteita kuten rusetin muotoisia optisia antenneja ja yhden elektronin transistoreita.

DNA-pohjainen nanoteknologia on kasvava ala, jossa DNA-molekyylin itsejärjestäytyvyyttä hyödyntämällä voidaan muodostaa erimuotoisia ja tarkasti suunniteltavia nanorakenteita. Shenin väitöstutkimuksessa valmistettiin mm. safiiripintoja, jotka oli kauttaaltaan peitetty kultaisilla nanoruseteilla, joita voidaan soveltaa esimerkiksi molekyylien tunnistuksessa.

”Optisten sovellusten lisäksi DNA tarjoaa myös uusia mahdollisuuksia sähköisten virtapiirien valmistuksessa.”, toteaa Shen yliopiston tiedotteessa.

Shen kollegoineen pyrki muodostamaan yhden elektronin transistoreita yhdistämällä kolme kultananohiukkasta yhteen DNA-rakenteeseen. Tällaisia kultananohiukkasten ja DNA-rakenteen muodostamia kokonaisuuksia vangittiin sähkökentillä nanojohtimien väliin, jolloin ne muodostivat kokonaisen virtapiirin. Väitöskirjatyössä osoitettiin, että vangitut rakenteet toimivat yhden elektronin transistoreina huoneenlämpötilassa.

Aiheesta aiemmin:

Tulostuksella pehmeitä nanorakenteita

Molekyylin ja metallin rajalla

Logiikkaa elävissä soluissa