p Uma equipe de engenheiros da Universidade da Pensilvânia transformou nanofios simples em materiais e circuitos reconfiguráveis, demonstrando um romance, método de automontagem para a criação química de estruturas em nanoescala que não são possíveis de crescer ou obter de outra forma. p A equipe de pesquisa, usando apenas reagentes químicos, transformou nanofios semicondutores em uma variedade de úteis, materiais em nanoescala, incluindo tiras de metal em nanoescala com listras periódicas e padrões semicondutores, nanofios puramente metálicos, heteroestruturas radiais e nanotubos semicondutores ocos, além de outras morfologias e composições.

p Os pesquisadores usaram a troca iônica, uma das duas técnicas mais comuns para transformação de fase sólida de nanoestruturas. As reações de troca de íons (cátions / ânions) trocam íons positivos ou negativos e têm sido usadas para modificar a composição química de nanocristais inorgânicos, bem como criar estruturas super-rede semicondutoras. É o processo químico, por exemplo, que torna a água dura macia em muitos lares americanos.

p Aplicações futuras de nanomateriais em eletrônica, catálise, fotônica e bionanotecnologia estão conduzindo a exploração de abordagens sintéticas para controlar e manipular a composição química, estrutura e morfologia desses materiais. Para realizar todo o seu potencial, é desejável desenvolver técnicas que possam transformar nanofios em morfologias ajustáveis, mas precisamente controladas, especialmente na fase gasosa, para ser compatível com esquemas de crescimento de nanofios. A montagem, Contudo, é um processo caro e trabalhoso que proíbe a produção econômica desses materiais.

p Pesquisas recentes na área permitiram a transformação de nanomateriais por meio de reações químicas de fase sólida em não-equilíbrio, ou estruturas funcionais que não podem ser obtidas de outra forma.

p Neste estudo, pesquisadores transformaram nanofios de sulfeto de cádmio monocristalino em nanofios de composição controlada, heteroestruturas núcleo-casca, superredes de metal semicondutor, nanotubos monocristalinos e nanofios metálicos, utilizando reações de troca catiônica dependentes do tamanho, juntamente com temperatura e controle de entrega de reagente em fase gasosa. Este versátil, a capacidade sintética de transformar nanofios oferece novas oportunidades para estudar fenômenos dependentes do tamanho em nanoescala e ajustar suas propriedades químicas / físicas para projetar circuitos reconfiguráveis.

p Os pesquisadores também descobriram que a velocidade do processo de troca catiônica foi determinada pelo tamanho do nanofio inicial e que a temperatura do processo afetou o produto final, adicionar novas informações às condições que afetam as taxas de reação e montagem.

p "É quase como mágica que uma nanoestrutura semicondutora de um único componente seja convertida em uma superrede binária de metal-semicondutor, um nanotubo completamente oco, mas monocristalino e até mesmo um material puramente metálico, "disse Ritesh Agarwal, professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Penn. "O importante aqui é que essas transformações não podem ocorrer em materiais a granel, onde as taxas de reação são incrivelmente lentas, ou em nanocristais muito pequenos, onde as taxas são muito rápidas para serem controladas com precisão. Essas transformações exclusivas ocorrem em 5-200 nanômetros de comprimento escalas onde as taxas podem ser controladas com muita precisão para permitir produtos tão intrigantes. Agora estamos trabalhando com teóricos e projetando novos experimentos para desvendar essa 'mágica' em nanoescala. "

p A revelação fundamental neste estudo é um esclarecimento adicional dos fenômenos químicos em nanoescala. O estudo também fornece novos dados sobre como os fabricantes podem montar esses minúsculos circuitos, conectar eletricamente estruturas em nanoescala por meio de automontagem química.

p Também abre novas possibilidades para a transformação de materiais em nanoescala em ferramentas e circuitos do futuro, por exemplo, auto-montagem de contatos elétricos em nanoescala para componentes individuais em nanoescala, dispositivos eletrônicos e fotônicos menores, como uma série de pontos quânticos conectados eletricamente para LEDs ou transistores, bem como capacidades de armazenamento aprimoradas para baterias.

p Mais Informações: O estudo foi publicado na edição atual da revista. Nano Letras .

p Fonte:Universidade da Pensilvânia (notícias:web)