p (PhysOrg.com) - A soldagem usa calor para juntar peças de metal em tudo, desde circuitos a arranha-céus. Mas os pesquisadores da Rice University descobriram uma maneira de vencer o calor em nanoescala. p Jun Lou, professor assistente em engenharia mecânica e ciência dos materiais, e seu grupo descobriu que fios de ouro entre três bilionésimos e 10 bilionésimos de um metro de largura se soldam muito bem - sem calor.

p Eles relatam na edição online de hoje da revista Nature Nanotechnology que nanofios de ouro limpos com estruturas atômicas idênticas se fundirão em um único fio que não perderá nenhuma de suas propriedades elétricas e mecânicas. O processo funciona tão bem com nanofios de prata, que se ligam entre si ou com ouro.

p Este processo de soldagem a frio tem sido observado em macroescala há décadas, Disse Lou. Limpar, peças planas de metais semelhantes podem ser feitas para unir sob alta pressão e no vácuo. Mas apenas Lou e seus colegas viram o processo acontecer em nanoescala, sob um microscópio eletrônico.

p Como tantas vezes acontece na pesquisa básica, não era isso que eles estavam procurando. Yang Lu, estudante de graduação de Lou and Rice, com colaboradores do Sandia National Laboratories e da Brown University, estavam tentando determinar a resistência à tração de nanofios de ouro anexando uma extremidade de um fio a uma sonda em um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) e a outra a uma pequena mola cantilever chamada de microscopia de força atômica (AFM).

p Separar o fio deu à equipe uma medida de sua força. O que eles não esperavam ver era o arame quebrado se consertando quando suas pontas ou laterais se tocavam. As medições mostraram que o fio reconectado estava tão forte quanto antes.

p "Antes que você possa realmente esticar algo, você precisa fixá-lo bem, "disse Lou, que recebeu uma bolsa do Programa de Pesquisa para Jovens Investigadores do Escritório de Pesquisa Patrocinada da Força Aérea no ano passado. “Durante o processo de manipulação, observamos esse tipo de comportamento de soldagem o tempo todo.

p "Inicialmente, não prestamos atenção a isso porque não parecia significativo. Mas depois de fazer uma pequena pesquisa no campo, Percebi que descobrimos algo que pode ser útil. "

p Em teste, Lou descobriu que os nanofios podiam ser quebrados e soldados muitas vezes. Os fios remendados nunca mais se quebraram no mesmo local; isso atesta a força do novo vínculo.

p As propriedades elétricas do fio também pareciam inalteradas por repetidas rupturas e soldagens. "Nós quebramos um fio e o soldamos 11 vezes e verificamos as propriedades elétricas todas as vezes. Todos os números estavam muito próximos, " ele disse.

p As chaves para uma soldagem bem-sucedida são a estrutura cristalina única do nanofio e a orientação correspondente. "Existem muitos átomos superficiais, muito ativo, que participam da difusão em nanoescala, "Lou disse." Nós tentamos ouro e prata, e eles soldam da mesma maneira, desde que você satisfaça os requisitos de orientação cristalina. "

p Lou vê a descoberta abrindo novos caminhos para pesquisadores que buscam a eletrônica em escala molecular. Ele disse que as equipes de Harvard e Northwestern estão trabalhando em maneiras de padronizar matrizes de nanofios, e incorporar soldagem a frio pode simplificar seus processos. "Se você está construindo dispositivos eletrônicos de alta densidade, esses tipos de fenômenos serão muito úteis, " ele disse, observando que as soldas induzidas por calor em nanoescala correm o risco de danificar a resistência ou condutividade dos materiais.

p Lou disse que a descoberta causou um rebuliço entre os poucos que contaram. "Pessoas diferentes veem aspectos diferentes:os engenheiros elétricos veem o lado da aplicação. O pessoal da teoria vê alguma física interessante por trás desse comportamento. Esperamos que este artigo incentive um estudo mais fundamental."

p Os co-autores do artigo incluem Jian Yu Huang, um cientista do Center for Integrated Nanotechnologies at Sandia National Laboratories; e o professor Shouheng Sun e o ex-aluno de graduação Chao Wang, da Brown University.