一直以來黃金被用來制造美麗的首飾和裝飾品,絕對可稱得上是“貴族金屬”,其實在制備功能納米結構方面,它也有廣泛的應用。在等離激元器件、生物傳感器和電觸頭等元件中,圖案化的黃金納米結構都是關鍵部件。目前黃金納米結構一直是以二維的為主,在曲面上制備純金納米結構或者三維的純金納米結構的制備一直存在技術瓶頸。
近期,維也納理工大學的Heinz Wanzenbock教授領導的研究團隊發明了一種新的FEBID技術,可以制備高導電的三維純金納米結構。該技術的原理是利用掃描電子顯微鏡的聚焦電子束,在精確位置局部分解有機金屬前驅體,最后得到固體純金的3D結構。
在制備純金納米結構的過程中,另一個大的障礙是如何提高材料的純度。用常規的電子束誘導沉積技術得到的納米結構通常包含70%的碳原子,只有30%是金原子。而改進的FEBID新技術,在黃金沉積過程中,原位增加一種氧化劑,可以得到純凈的金納米結構。不僅如此,該方法制備的黃金納米結構還表現出極低的電阻率,接近于塊體黃金。
普通的FEBID方法制備的金結構的電阻率達到1歐姆/厘米,該數字約是純凈塊體黃金的100萬倍。而這種新方法制備的黃金納米結構電阻率只有8.8微歐姆/厘米,約是塊體純金的電阻率的四倍(塊體純金為2.4微歐姆/厘米)。
Heinz Wanzenbock教授說:“整個團隊在過去的十多年來一直努力實現直接沉積純金納米結構。最終,所有的付出都是值得的。這有點像傳說中的點石成金術,把常見的、普通的材料變成了黃金。”該團隊的研究成果已經在Scientific Reports雜志發表。
該團隊的另外兩個成員Mostafa Moonir Shawrav博士和Dipl.Ing.Philipp Taus博士表示:這種高電導率的純金納米結構將會為新型納米電子器件開啟一扇新的大門。例如,納米天線和生物分子固化裝置的純金結構將會更加容易生產 ,這些都是與我們的生活息息相關的產品。總之,該研究成果意義重大,實現了3D打印領域的一項巨大跳躍,尤其是在光子學和生物電子學器件領域產生重大影響。
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