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  • Nanofios em escala atômica agora podem ser produzidos em escala

    (a) Ilustração de um nanofio TMC (b) Deposição de vapor químico. Os ingredientes são vaporizados em uma atmosfera de hidrogênio / nitrogênio e podem se depositar e se auto-montar em um substrato. Reproduzido com permissão da Ref. 1 Crédito:Copyright 2020 American Chemical Society (ACS)

    Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University descobriram uma maneira de fazer nanofios automontados de calcogenetos de metais de transição em escala usando deposição química de vapor. Ao alterar o substrato onde os fios se formam, eles podem ajustar como esses fios estão dispostos, de configurações alinhadas de chapas atomicamente finas a redes aleatórias de pacotes. Isso abre caminho para a implantação industrial em eletrônicos industriais de última geração, incluindo coleta de energia, e transparente, eficiente, até mesmo dispositivos flexíveis.

    Eletrônica significa tornar as coisas menores - recursos menores em um chip, por exemplo, significa mais poder de computação na mesma quantidade de espaço e melhor eficiência, essencial para alimentar as demandas cada vez mais pesadas de uma infraestrutura de TI moderna com aprendizado de máquina e inteligência artificial. E conforme os dispositivos ficam menores, as mesmas demandas são feitas à intrincada fiação que une tudo. O objetivo final seria um fio com apenas um ou dois átomos de espessura. Esses nanofios começariam a alavancar uma física completamente diferente, à medida que os elétrons que viajam através deles se comportam cada vez mais como se vivessem em um mundo unidimensional, não um 3-D.

    Na verdade, os cientistas já têm materiais como nanotubos de carbono e calcogenetos de metais de transição (TMCs), misturas de metais de transição e elementos do grupo 16 que podem se automontar em nanofios em escala atômica. O problema é torná-los longos o suficiente, e em grande escala. Uma maneira de produzir nanofios em massa seria uma virada de jogo.

    Agora, uma equipe liderada pelo Dr. Hong En Lim e o professor associado Yasumitsu Miyata, da Tokyo Metropolitan University, descobriu uma maneira de fazer longos fios de nanofios de telureto de metal de transição em escalas grandes sem precedentes. Usando um processo chamado deposição de vapor químico (CVD), eles descobriram que poderiam montar nanofios de TMC em diferentes arranjos, dependendo da superfície ou substrato que usam como modelo. Os exemplos são mostrados na Figura 2; em um), nanofios crescidos em um substrato de silício / sílica formam uma rede aleatória de feixes; em B), os fios são montados em uma direção definida em um substrato de safira, seguindo a estrutura do cristal de safira subjacente. Simplesmente mudando onde eles são cultivados, a equipe agora tem acesso a wafers centimétricos cobertos na disposição desejada, incluindo monocamadas, bicamadas e redes de pacotes, todos com diferentes aplicações. Eles também descobriram que a estrutura dos próprios fios era altamente cristalina e ordenada, e que suas propriedades, incluindo sua excelente condutividade e comportamento semelhante a 1D, corresponderam aos encontrados nas previsões teóricas.

    (a) Imagem de microscopia eletrônica de varredura de nanofios cultivados em um wafer de silício / sílica. (b) Imagem de microscopia de força atômica de nanofios cultivados em um substrato de safira cristalina. (c) Imagem de microscopia eletrônica de transmissão de varredura de fios alinhados. (d) Imagem de microscopia eletrônica de transmissão de varredura de um único nanofio TMC, visto do fim, com uma ilustração da estrutura. Reproduzido com permissão da Ref. 1 Crédito:American Chemical Society (ACS)

    Tendo grandes quantidades de long, nanofios altamente cristalinos certamente ajudarão os físicos a caracterizar e estudar essas estruturas exóticas com mais profundidade. Mais importante, é um passo empolgante para ver as aplicações do mundo real de fios atomicamente finos, em eletrônicos transparentes e flexíveis, dispositivos ultraeficientes e aplicações de captação de energia.

    (esquerda) (a) Ilustração de diferentes formas de TMC montadas nos substratos. Varredura de imagens de microscopia eletrônica de transmissão da seção transversal de (b) uma monocamada de nanofios, (c) uma bicamada de nanofios, e (d) imagem de microscopia eletrônica de transmissão de feixes 3D. Reproduzido com permissão da Ref. 1 Crédito:American Chemical Society (ACS)




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