Esta é uma imagem de microscópio eletrônico de varredura em cores falsas dos nanofios em zigue-zague em que as seções retas são separadas por juntas triangulares e as funções específicas do dispositivo estão precisamente localizadas nas junções dobradas nos fios. Crédito:Bozhi Tian, Lieber Group, Universidade de Harvard
(PhysOrg.com) - Levando nanomateriais a um novo nível de complexidade estrutural, cientistas determinaram como introduzir torções em nanofios retos como flechas, transformando-os em estruturas bidimensionais e tridimensionais em zigue-zague com funções avançadas correspondentes.
O trabalho está descrito esta semana na revista Nature Nanotechnology por pesquisadores da Universidade de Harvard liderados por Bozhi Tian e Charles M. Lieber.
Entre outras aplicações possíveis, os autores dizem, a nova tecnologia pode promover uma nova abordagem em nanoescala para detectar correntes elétricas em células e tecidos.
“Estamos muito entusiasmados com as perspectivas que esta pesquisa abre para a nanotecnologia, "diz Lieber, Mark Hyman, Professor Jr. de Química na Faculdade de Artes e Ciências de Harvard. "Por exemplo, nossas nanoestruturas possibilitam a integração de dispositivos ativos em circuitos nanoeletrônicos e fotônicos, bem como abordagens totalmente novas para sensores biológicos extra e intracelulares. Esta última área é aquela em que já temos resultados novos e empolgantes, e um que acreditamos pode mudar a maneira como muitos registros elétricos em biologia e medicina são realizados. "
A abordagem de Lieber e Tian envolve a introdução controlada de "estereocentros" triangulares - essencialmente, juntas fixas de 120º - em nanofios, estruturas que anteriormente eram rigidamente lineares. Esses estereocentros, análogo aos centros químicos encontrados em muitas moléculas orgânicas complexas, introduzem torções em nanoestruturas 1-D, transformando-os em formas mais complexas.
Esta é uma imagem de microscópio eletrônico de varredura em cores falsas dos nanofios em zigue-zague em que as seções retas são separadas por juntas triangulares e as funções específicas do dispositivo estão precisamente localizadas nas junções dobradas nos fios. Crédito:Bozhi Tian, Lieber Group, Universidade de Harvard
Os pesquisadores foram capazes de introduzir estereocentros como nanofios auto-montados. Eles pararam o crescimento das nanoestruturas 1-D por 15 segundos, removendo os principais reagentes gasosos da mistura química na qual o processo estava ocorrendo, substituindo esses reagentes após as juntas terem sido introduzidas nas nanoestruturas. Esta abordagem resultou em um rendimento de 40 por cento de nanofios dobrados, que pode então ser purificado para atingir rendimentos mais elevados.
"Os estereocentros aparecem como 'torções, 'e a distância entre as torções é completamente controlada, "diz Tian, um assistente de pesquisa no Departamento de Química e Biologia Química de Harvard. "Além disso, demonstramos a generalidade de nossa abordagem por meio da síntese de silício 2-D, germânio, e estruturas de nanofio de sulfeto de cádmio. "
A pesquisa de Lieber e Tian é a última de um esforço de muitos anos feito por cientistas para controlar a composição e a estrutura dos nanofios durante a síntese. Apesar dos avanços nessas áreas, a capacidade de controlar o design e o crescimento de nanoestruturas de automontagem foi limitada.
O trabalho de Lieber e Tian leva a formação de nanoestruturas 2-D um passo adiante, permitindo a introdução de dispositivos eletrônicos nos estereocentros.
"Um conceito importante que emergiu desses estudos é o de introduzir a funcionalidade em pontos nanoescala definidos pela primeira vez - em outras palavras, nanodispositivos que podem 'auto-rotular, "Lieber diz." Ilustramos essa nova capacidade pela inserção de diodos p-n e transistores de efeito de campo precisamente nos estereocentros. "
Essas estruturas auto-etiquetadas podem abrir a possibilidade de introdução da nanoeletrônica, fotodetectores, ou sensores biológicos em estruturas em nanoescala complexas.
Fonte:Harvard University (notícias:web)
