nanotråde

Nanotråd, eller nanowire på svenska, är en nanoskalig, en-dimensionell struktur med diameter i nanometer och längd som ofta är betydligt större än diametern. Typiska nanotrådar har diametrar ungefär 1–100 nanometer och längder från hundratals nanometer till mikrometer eller längre. Den höga längd-till-diameter-förhållandet ger unika elektriska, optiska och mekaniska egenskaper. Nanotrådar kan vara kristallina eller polycristallina och förekommer i många materialkategorier.

Materialvalen är breda. Vanliga nanotrådar är metalliska (t.ex. guld, silver, koppar), halvledare (silisium, galliumarsenid, indiumfosfid) och oxider (zinkoxid, SnO2/tennoxid). Det finns även kolbaserade nanowires i forskning. Nanotrådar kännetecknas oftast av hög renhet och definierad krystallstruktur, vilket påverkar ledningsförmåga och andra yttekniska egenskaper. Diametrar ligger normalt i intervallet 1–100 nm, längder upp till mikrometer eller längre.

Tillverkning sker främst genom bottom-up-tillväxt eller top-down-Bearbetning. Vanliga bottom-up-metoder inkluderar VLS-metoden (vapor–liquid–solid), där ett flytande katalysatorbildas och nanotråden växer från en kristallkärna, samt VS-metoden utan flytande fas. Lösningsbaserad syntes och elektrodekosition i porösa mallar används också. Top-down-metoder inkluderar litografi och etsning för att producera eller isolera nanotrådar ur större material.

Egenskaper och användning: Nanotrådar uppvisar hög yta-till-volym och ofta stark elektrisk ledningsförmåga i metalliska trådar samt kvantmekaniska effekter i mycket små diametrar för halvledare. Dessa egenskaper gör nanotrådar användbara inom nanoelektronik, sensorer och biosensorer, elektrokemisk energiomvandling och lagring, katalys, fotonik samt i forskning inom kvantteknik.

Utmaningar och forskningsläge: Reproducerbarhet och kontroll över diameter, kristallinitet och kontaktytor är centrala för funktionella enheter. Ytans passivitet, stabilitet under drift och integration i större system är utmaningar. För materialval varierar hälso- och miljöaspekter och säker hantering krävs. Trots detta pågår aktiv utveckling av syntes-, ytbehandlings- och integrationsmetoder.