En nanotråd räcker

En enda nanotråd zinkoxid lagd ovanpå en blyertsteckning är nog för att skapa en känslig UV-sensor. Kamran ul Hasan har i sin doktorsavhandling utforskat kombinationen av zinkoxid och grafen.

Den lilla UV-sensorn väckte så stor uppmärksamhet, när den publicerades i Applied Physics Letters, att den hamnade under rubriken Research Highlights i prestigefyllda tidskriften Nature.

Kamran ul Hasan ritade ett par små figurer med blyerts på ett papper och la sedan en nanotråd av zinkoxid över. Mellan dem blev det kontakt och när UV-ljus faller på kopplingen uppstår en fullt mätbar spänning. En liten, snabb och billig UV-detektor var därmed född.

Kamran ul Hasans forskning på avdelningen för fysikalisk elektronik och nanoteknologi har inriktats helt på att undersöka kombinationen av grafen och zinkoxid. Han har lyckats ta fram nanoskikt av de båda materialen och sedan använt nanostrukturerna för att tillverka komponenter som fälteffekttransistorer, lysdioder, biosensorer och alltså även en liten UV-detektor på papper.

- Ett tänkbart användningsområde kan vara att mäta UV-ljuset från solen, säger Magnus Willander, professor och forskningsledare inom fysikalisk elektronik och nanoteknologi, Linköpings universitet, campus Norrköping.

Zinkoxid och grafen är två material som forskare världen över nu flockas kring. Nanostrukturer i zinkoxid kan lätt och billigt växas på nästan vilket material som helst - papper, plast eller halvledare. Zinkoxiden är katalytisk, piezoelektrisk (mekanisk energi omvandlas till elektricitet) och är också biokompatibel.

Grafen i sin tur är ett tvådimensionellt material som består av ett enda lager kolatomer ordnade i ett nät. Det är starkt, genomskinligt, böjligt och elektriskt ledande. Ritar man, som Kamran ul Hasan, streck och punkter med en blyertspenna består de av grafit - ett antal lager grafen.

Kamran ul Hasan har även tagit fram en kemisk metod att göra nanostrukturer i grafen som han sedan använt i ett antal olika applikationer, som lysdioder, transistorer och sensorer.

Magnus Willander och hans forskargrupp ligger i den absoluta framkanten när det gäller att studera och växa nanostrukturer av zinkoxid med förhållandevis billiga metoder som även går att använda i industriell skala. Zinkoxiden kombineras med material som grafen, kopparoxid med flera. Sju doktorer har examinerats bara det senaste året och fler avhandlingar är på väg. Nya doktorander har också rekryterats.

Tänkbara applikationer finns inom ett brett spektrum, från lysande tapeter och väggar och optronik till känsliga och biokompatibla sensorer, för energilagring i konsumentelektronik med mera.

Under det kommande året får Magnus Willander även möjlighet att
bygga upp en forskargrupp i Peking, där forskningen finansieras av det kinesiska vetenskapsrådet.

- Kineserna satsar miljarder inom nanoteknologi och nya material och jag får göra det jag tycker är roligast, konstaterar Magnus Willander.

Avhandlingen:
Graphene and ZnO Nanostructures for Nano- Optoelectronic & Biosensing Applications, Kamran ul Hasan, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Linköpings universitet, Campus Norrköping, 2012

Relaterade länkar
Vita lysdioder direkt på pappret
Ljus från nanotråd kan döda cancercell 
Sensorn som hittar det skadliga kolesterolet
Elektrokemisk sensor spanar in i cellen
Lysdioder i zinkoxid ger perfekt vitt ljus

Avdelningen för fysikalisk elektronik och nanoteknologi

Monica Westman Svenselius 2012-07-11