教育新闻网纳米级金蝴蝶为生长/合成可用于纳米激光器和其他应用的纳米级半导体提供了更精确的途径。
北海道大学的研究人员设计了一种独特的方法来在金属表面上制造纳米尺寸的半导体。该方法的详细信息已在《纳米快报》上发表，可以进一步研究纳米级光和能量发射器的制造。
该方法由北海道大学电子科学研究所和北海学院大学共同开发，涉及在蝴蝶状纳米结构内的金纳米颗粒上产生局部热量。热量引起水热合成，其中半导体氧化锌在金纳米颗粒上结晶。
科学家一直在研究将纳米级半导体小心地放置在金属颗粒上的方法，以将其用于例如纳米激光和纳米光刻。但是当前的方法缺乏精确性或成本太高。
日本团队开发的方法克服了这些问题。
该团队首先进行了模拟，以确定精确控制纳米结构中热量产生的最佳条件。他们利用了一种称为表面等离子体共振的现象，该过程将金属材料中的光部分转化为热量。
根据模拟，由放置在金纳米棒两侧的两个菱形金颗粒组成的蝴蝶状纳米结构将导致最佳条件。在该系统中，纳米棒或蝴蝶的身体用作使用特定偏振光的纳米加热器。将偏振光旋转90度后，菱形粒子或蝴蝶的翅膀应作为天线，在蝴蝶的半导体皮肤中的亚波长点处聚集光。
为了验证这一理论，他们制造了金蝴蝶并将其放在玻璃室内的水中。将由等份的六水合硝酸锌和六亚甲基四胺制成的溶液添加到腔室中，然后将其密封并置于微观平台上。当激光束照射到腔室内的系统上时，纳米棒加热，并且半导体氧化锌颗粒如预期般沿其表面结晶。
这表明蝴蝶形的金纳米天线可以精确控制发生等离激元辅助的水热合成的位置，因此可以局部形成纳米尺寸的半导体。
北海道大学研究小组的佐佐木敬二说：“进一步的研究有望导致强大的纳米级光源，高效的光电转换器件和光催化剂的开发。”“这也可能导致在半导体电子学和光量子信息处理中的应用。”
