Войти
Nanopillars - это новая технология в области наноструктур. Наностолбики представляют собой наноструктуры в форме столбов диаметром около 10 нанометров, которые можно сгруппировать вместе в виде решеток. Они представляют собой тип метаматериала, что означает, что наностолбики получают свои атрибуты от группировки в искусственно созданные структуры, а не за свои естественные свойства. Наностолбики отличаются от других наноструктур своей уникальной формой. Каждый наностолбик имеет форму столба внизу и сужающийся заостренный конец вверху. Эта форма в сочетании с возможностью группирования наностолбиков демонстрирует множество полезных свойств. Наностолбики имеют множество применений, включая эффективные солнечные панели, анализ с высоким разрешением и антибактериальные поверхности.
Благодаря сужающимся концам наностолбики очень эффективны в улавливании света. Поверхности солнечных коллекторов, покрытые наностолбиками, в три раза эффективнее солнечных элементов с нанопроволокой. Для создания солнечного элемента из наностолбиков требуется меньше материала по сравнению с обычными полупроводящими материалами. Они также хорошо держатся в процессе производства солнечных батарей. Эта долговечность позволяет производителям использовать более дешевые материалы и менее дорогие методы для производства солнечных батарей. Исследователи изучают возможность помещения легирующих добавок в основание наностолбиков, чтобы увеличить время, в течение которого фотоны будут отражаться от столбов, и, следовательно, количество захваченного света. Помимо более эффективного улавливания света, использование наностолбиков в солнечных панелях позволит им быть гибкими. Гибкость дает производителям больше возможностей выбора формы своих солнечных панелей, а также снижает затраты с точки зрения аккуратности обращения с панелями. Хотя наностолбы более эффективны и дешевле стандартных материалов, ученые пока не смогли их массово производить. Это существенный недостаток использования наностолбиков как части производственного процесса.
Наностолбики также имеют функции вне электроники и могут имитировать естественную защиту. Крылья цикад покрыты крошечными стержнями в форме наностолбиков. Когда бактерия покоится на крыле цикады, ее клеточная мембрана прилипает к наностолбикам и щелям между ними, разрывая ее. Поскольку стержни цикад примерно того же размера и формы, что и искусственные наностолбики, люди могут скопировать эту защиту. Поверхность, покрытая наностолбиками, немедленно убьет все бактерии с мягкой мембраной. Более жесткие бактерии с большей вероятностью не разорвутся. Если наностолбики производятся и устанавливаются повсюду, они могут значительно снизить риск передачи заболеваний через прикосновение к инфицированным поверхностям.
Еще одно применение наностолбиков - наблюдение за клетками. Наностолбики настолько хорошо улавливают свет, что, когда на них попадает свет, свечение, которое излучают наностолбики, затухает примерно на 150 нанометров. Поскольку это расстояние меньше длины волны света, оно позволяет исследователям наблюдать небольшие объекты без помех фонового света. Это особенно полезно при клеточном анализе. Клетки группируются вокруг наностолбиков из-за их небольшого размера и распознают в нем органеллу. Наностолбики просто удерживают клетки на месте, пока клетки наблюдаются.
В 2006 году исследователи из Университета Небраски-Линкольн и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора разработали более дешевый и эффективный способ создания наностолбиков. Они использовали комбинацию литографии наносфер (способ организации решетки) и реактивного ионного травления (придание наностолбикам правильной формы), чтобы создать большие группы кремниевых столбов диаметром менее 500 нм. Затем, в 2010 году, исследователи изобрели способ изготовления наностолбиков с заостренными концами. Прежняя конструкция столба с плоской тупой вершиной отражала большую часть света, падающего на столбы. Суженные вершины позволяют свету проникать в лес наностолбиков, а более широкое дно поглощает почти весь падающий на него свет. Эта конструкция улавливает около 99% света, тогда как наностержни , которые имеют одинаковую толщину, улавливают только 85% света. После введения заостренных концов исследователи начали находить гораздо больше применений наностолбиков.
Научный портал 
Технологический портал Создание наностолбиков - это простая, но длительная процедура, которая может занять несколько часов. Процесс создания наностолбиков начинается с анодирования формы из алюминиевой фольги толщиной 2,5 мм. Анодирование фольги создает в ней поры микрометра глубиной и 60 нанометров. Следующим шагом является обработка фольги фосфорной кислотой, которая расширяет поры до 130 нанометров. Фольга еще раз анодируется, благодаря чему ее поры на микрометр глубже. Наконец, в поры добавляют небольшое количество золота, чтобы катализировать реакцию роста материала полупроводник. Когда алюминий соскабливается, внутри оболочки из оксида алюминия остается целый лес наностолбиков. Кроме того, столбчатые и трубчатые конструкции также могут быть изготовлены нисходящим подходом сочетания литографии глубокого УФ (DUV) и осаждения атомных слоев (ALD).
