Le nanostrutture unidimensionali su nanoscala (cioè i nanofili) offrono vaste opportunità nel fotovoltaico e nella fotonica grazie alle loro eccezionali proprietà ottiche ed elettriche, che sono interamente sintonizzabili variando le loro architetture. Sfortunatamente, le attuali limitazioni sintetiche hanno ostacolato la gamma di studi e dispositivi che possono essere realizzati con tali strutture.

In un recente manoscritto, pubblicato online come lettera in Nanotecnologia della natura , I ricercatori della Northwestern University hanno trovato un modo per progettare superfici lungo più direzioni in un nanofilo. Questa nuova tecnica, denominata litografia coassiale (COAL), offre una combinazione di gradi di libertà compositiva radiale e longitudinale all'interno del nanofilo. Il controllo sintetico sulla dimensione radiale combinato con la possibilità di eliminare selettivamente le caratteristiche utilizzate per costruire i nanofili amplia significativamente la gamma di architetture che possono essere sintetizzate utilizzando COAL.

Professor Chad A. Mirkin, l'autore corrispondente dell'articolo, disse, "COAL consente la progettazione razionale e la preparazione di nanofili con architetture molto complesse che non possono essere realizzate con altre tecniche".

La tecnica presentata nel documento rappresenta un progresso significativo nella sintesi dei nanomateriali in base alla progettazione perché è applicabile a un'ampia varietà di materiali come metalli, semiconduttori organici, ossidi metallici e calcogenuri metallici.

In questo lavoro è stata dimostrata anche l'integrazione di nanoanelli plasmonici (metallici) intorno e all'interno di nanofili semiconduttori con un controllo senza precedenti sulle loro posizioni e dimensioni. La capacità di integrare questi due tipi di materiali in un unico costrutto è molto ricercata a causa della straordinaria capacità delle nanostrutture metalliche di migliorare l'assorbimento della luce all'interno dei semiconduttori. Incorporando in modo controllabile un nanoanello plasmonico che concentra la luce all'interno di nanofili semiconduttori core/shell, gli autori hanno riportato un miglioramento significativo nelle capacità di fotorilevamento dei nanofili semiconduttori.

Il dottorato di Mirkin lo studente Tuncay Ozel e il ricercatore post-dottorato Gilles Bourret, pari contributori alla carta, disse, "Utilizzando il nostro approccio, sullo stesso nanofilo è possibile preparare un numero pressoché illimitato di conchiglie. Accordabilità completa in termini di risonanza plasmonica superficiale e campo elettrico controllando il diametro, la lunghezza e la spaziatura degli anelli sono riportate con una precisione senza precedenti al di sotto dei 10 nanometri. Sia la comunità dei nanofili che quella della plasmonica troveranno sostanziali questi progressi".

Mirkin ha aggiunto, "Credo che COAL aumenterà notevolmente le capacità dei ricercatori interessati a studiare la chimica e la fisica dei materiali di superficie negativi, interfacce tra materiali organici e inorganici, e interazioni luce-materia. Questa tecnica consente la sintesi di materiali con architetture irraggiungibili con altri mezzi."