Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Researchers Create Semiconductor ‘Nano-Shish-Kebabs’ With Potential for 3-D Technologies

20.02.2013
Researchers at North Carolina State University have developed a new type of nanoscale structure that resembles a “nano-shish-kebab,” consisting of multiple two-dimensional nanosheets that appear to be impaled upon a one-dimensional nanowire.

However, the nanowire and nanosheets are actually a single, three-dimensional structure consisting of a seamless series of germanium sulfide (GeS) crystals. The structure holds promise for use in the creation of new, three-dimensional (3-D) technologies.


The "shish-kebab" consists of two-dimensional nanosheets strung along a nanowire.

The researchers believe this is the first engineered nanomaterial to combine one-dimensional and two-dimensional structures in which all of the components have a shared crystalline structure.

Combining the nanowire and nanosheets into a single “heterostructure” creates a material with both a large surface area and – because GeS is a semiconductor – the ability to transfer electric charges efficiently. The nanosheets provide a very large surface area, and the nanowire acts as a channel that can transmit charges between the nanosheets or from the nanosheets to another surface. This combination of features means it could be used to develop 3-D devices, such as next-generation sensors, photodetectors or solar cells. This 3-D structure could also be useful for developing new energy storage technologies, such as next-generation supercapacitors.

“We think this approach could also be used to create heterostructures like these using other materials whose molecules form similar crystalline layers, such as molybdenum sulfide (MoS2),” says Dr. Linyou Cao, an assistant professor of materials science and engineering at NC State and co-author of a paper on the research. “And, while germanium sulfide has excellent photonic properties, MoS2 holds more promise for electronic applications.”

The process, Cao says, is also attractive because “it is inexpensive and could be scaled up for industrial processes.”

To create the nano-shish-kebabs, the researchers begin by creating a GeS nanowire approximately 100 nanometers in width. The nanowire is then exposed to air, creating nucleation sites on the wire surface through weak oxidation. The nanowire is then exposed to GeS vapor, which forms into two-dimensional nanosheets at each of the nucleation sites.

“Our next step is to see if we can create these heterostructures in other materials, such as MoS2,” Cao says. “We think we can, but we need to prove it.”

The paper, “Epitaxial Nanosheet–Nanowire Heterostructures,” was published online Feb. 18 in Nano Letters. The lead author is Dr. Chun Li, a former postdoctoral researcher at NC State. Co-authors are Yifei Yu, a Ph.D. student at NC State; Cao; and Dr. Miaofang Chi of Oak Ridge National Laboratory. The research was supported by the U.S. Army Research Office.

-shipman-

Note to Editors: The study abstract follows.

“Epitaxial Nanosheet–Nanowire Heterostructures”

Authors: Chun Li, Yifei Yu and Linyou Cao, North Carolina State University; Miaofang Chi, Oak Ridge National Laboratory

Published: online Feb. 18 in Nano Letters

Abstract: We demonstrate synthesis of a new type of heterostructures that comprise two-dimensional (2D) nanosheets (NSs) epitaxially grown at one-dimensional (1D) nanowires (NWs). The synthesis involves using materials with a graphite-like layered structure in which covalently bonded layers are held by weak van der Waals forces. GeS was used as a prototype material in this work. The synthesis also involves a seeded-growth process, where GeS NWs are grown first as seeds followed by a seeded growth of NSs at the pre-grown NWs. We observe that exposing the pre-grown NWs to air prior to the seeded growth is critical for the formation of NSs to yield NS?NW heterostructures. Our experimental results suggest that this might be due to a mild oxidation caused by the air exposure at the NW surface, which could subsequently facilitate the nucleation of NSs at the NWs. It also suggests that the surface oxidation needs to be controlled in a proper range in order to achieve optimized NS growths. We believe that this synthetic strategy may generally apply to the growth of NS?NW heterostructures of other layered chalcogenide materials.

NS?NW heterostructures provide capabilities to monolithically integrate the functionality of 1D NWs and 2D NSs into a 3D space. It holds great potential in applications that request complex nanomaterials with multiple functionality, high surface area, and efficient charge transport, such as energy storage, chemical sensing, solar energy conversion, and 3D electric and photonic devices.

Matt Shipman | EurekAlert!
Further information:
http://www.ncsu.edu

More articles from Power and Electrical Engineering:

nachricht Transforming waste heat directly into electricity
03.05.2016 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

nachricht Did you know that Heraeus PID lamps have been used in the measurement of air quality at the London airport?
02.05.2016 | Heraeus Noblelight GmbH

All articles from Power and Electrical Engineering >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

2012 war es die Venus, in diesem Jahr ist der Planet Merkur dran, vor der Sonne zu passieren. Für fast acht Stunden werden wir am 9. Mai 2016 die Möglichkeit haben, den Planeten Merkur als kleinen schwarzen Punkt auf der Oberfläche der Sonne durchziehen zu sehen. Das EU-Projekt STARS4ALL, an dem auch das IGB beteiligt ist, wird in Zusammenarbeit mit www.sky-live.tv das Phänomen von Teneriffa und von Island aus live übertragen. STARS4ALL bietet dazu Bildungsmaterial für Schüler an.

Am 9. Mai 2016, um die Mittagszeit, wird der Planet Merkur anfangen, die Scheibe der Sonne zu kreuzen; eine Reise, welche über sieben Stunden dauern wird.

Im Focus: MICROSCOPE sendet

Am Montag, 2. Mai 2016, erreichte die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen die erste Erfolgsmeldung von ihrem Forschungs-Satelliten. Per Videoübertragung waren sie zugeschaltet, als die französischen Kollegen das Experiment an Bord von MICROSCOPE (MICRO Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) initialisierten und das Messinstrument die ersten Testdaten übermittelte. Damit ist der wichtigste Meilenstein der Testphase erreicht, bevor sich herausstellt, ob Einsteins Relativitätstheorie auch nach dieser Satellitenmission noch Bestand haben wird.

“#TSAGE @onera_fr is on. The test masses have been released and servo looped!!!! Great all green“ lautet die Twitter-Nachricht der französischen Partner, die...

Im Focus: Genauester Spiegel der Welt bei European XFEL in Hamburg eingetroffen

Der vermutlich präziseste Spiegel der Welt ist bei European XFEL in der Metropolregion Hamburg eingetroffen. Der 95 Zentimeter lange Spiegel ist ein wichtiges Bauteil des Röntgenlasers, der 2017 in Betrieb gehen soll. Auf den ersten Blick sieht er einem normalen Spiegel durchaus ähnlich, ist jedoch extrem flach und glatt. Die größten Unebenheiten auf seiner Oberfläche haben eine Dimension von gerade einmal einem Nanometer, einem milliardstel Meter. Diese Präzision entspräche einer 40 Kilometer langen Straße, deren maximale Unebenheit gerade einmal so groß ist wie der Durchmesser eines Haars.

Der Röntgenspiegel ist der erste von mehreren, die an unterschiedlichen Stellen der Anlage zum Spiegeln und Filtern des Röntgenlaserstrahls eingebaut werden....

Im Focus: Erste Filmaufnahmen von Kernporen

Mithilfe eines extrem schnellen und präzisen Rasterkraftmikroskops haben Forscher der Universität Basel erstmals «lebendige» Kernporenkomplexe bei der Arbeit gefilmt. Kernporen sind molekulare Maschinen, die den Verkehr in und aus dem Zellkern kontrollieren. In ihrem kürzlich in «Nature Nanotechnology» publizierten Artikel erklären die Forscher, wie bewegliche «Tentakeln» in der Pore die Passage von unerwünschten Molekülen verhindern.

Das Rasterkraftmikroskop (AFM) ist kein Mikroskop zum Durchschauen. Es tastet wie ein Blinder mit seinen Fingern die Oberflächen mit einer extrem feinen Spitze...

Im Focus: Nuclear Pores Captured on Film

Using an ultra fast-scanning atomic force microscope, a team of researchers from the University of Basel has filmed “living” nuclear pore complexes at work for the first time. Nuclear pores are molecular machines that control the traffic entering or exiting the cell nucleus. In their article published in Nature Nanotechnology, the researchers explain how the passage of unwanted molecules is prevented by rapidly moving molecular “tentacles” inside the pore.

Using high-speed AFM, Roderick Lim, Argovia Professor at the Biozentrum and the Swiss Nanoscience Institute of the University of Basel, has not only directly...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Berlin beginnt heute

04.05.2016 | Veranstaltungen

UFW-Fachtagung im Vorzeichen von Big Data und Industrie 4.0

03.05.2016 | Veranstaltungen

analytica conference 2016 in München - Foodomics, mehr als nur ein Modebegriff?

03.05.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Beim Laden von Lithium-Luft-Akkus entsteht hochreaktiver Singulett-Sauerstoff

04.05.2016 | Energie und Elektrotechnik

Sei mit STARS4ALL dabei, wenn Merkur vor die Sonne wandert

04.05.2016 | Physik Astronomie

Mehr als eine mechanische Barriere - Epithelzellen kämpfen aktiv gegen das Grippevirus

04.05.2016 | Biowissenschaften Chemie