p (PhysOrg.com) - Nanofios podem ser cultivados de várias maneiras, mas um dos processos de crescimento menos compreendidos é o crescimento vapor-líquido-sólido (VLS). Em VLS, um vapor é adsorvido em uma gota de líquido, e a gota transporta o vapor e o deposita como um cristal em uma interface líquido-sólido. Conforme o processo se repete, um nanofio é construído um cristal de cada vez. Uma vantagem do processo VLS é que ele permite que os cientistas controlem o crescimento do nanofio em termos de tamanho, forma, orientação, e composição, embora isso exija a compreensão dos mecanismos de crescimento em escala atômica. Em um novo estudo, cientistas investigaram as etapas envolvidas no crescimento de VLS, e observaram um novo comportamento oscilatório que poderia levar a um crescimento de nanofios melhor controlado. p Os pesquisadores, Sang Ho Oh da Pohang University of Science and Technology em Pohang, Coréia, e co-autores dos EUA, Israel, e a Alemanha publicou seu estudo sobre o processo VLS em uma edição recente da Ciência . Usando um microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução, os pesquisadores observaram que o crescimento VLS de nanofios de safira ocorre em uma camada por camada devido a reações oscilatórias que fornecem o oxigênio necessário para novas camadas.

p “O resultado mais interessante e inovador de nosso estudo é que observamos um dos mais intrigantes mecanismos de crescimento do nanofio em escala atômica em tempo real, que geralmente ocorre por meio de uma interação trifásica em altas temperaturas, ”Oh disse PhysOrg.com. “Observar o processo de crescimento em escala atômica revelou que o caminho cinético para o crescimento VLS é mais complicado do que podemos pensar e até mesmo difícil de imaginar a partir de combinações possíveis sem observação.”

p Em sua demonstração, os pesquisadores formaram gotículas de alumínio líquido aquecendo um cristal de óxido de alumínio e irradiando-o com um feixe de elétrons focalizado. Como o alumínio líquido é instável, ele impulsiona o crescimento de VLS à medida que interage com o oxigênio circundante e se transforma em cristais de óxido de alumínio estáveis ​​para construir o nanofio.

p Uma das observações mais interessantes que os cientistas fizeram é que a interface líquido-sólido na qual o nanofio se forma não é completamente reta. Em vez de, esta interface muda devido à formação de facetas, em que um canto da interface é “cortado” enquanto o nanofio está crescendo. Essas facetas oscilam em tamanho de alguns nanômetros até um ponto à medida que recebem mais oxigênio. Por sua vez, as facetas oscilantes fornecem oxigênio para a nova construção do nanofio, promover o crescimento.

p Essas observações explicam por que o crescimento do nanofio VLS não é contínuo; as facetas oscilantes fornecem o oxigênio necessário para o crescimento do nanofio, enquanto o tamanho das próprias facetas é afetado pelo oxigênio próximo. A nova compreensão deste processo pode permitir aos pesquisadores controlar melhor o crescimento de nanofios compostos de materiais funcionais, como semicondutores, óxidos, e nitretos.

p “Isso pode trazer implicações importantes para os produtores de nanofios para ajudá-los a compreender e evitar as indesejáveis ​​morfologias oscilatórias dos nanofios, que aparecem como facetas da parede lateral, modulação do diâmetro e a deflexão na direção do crescimento, ”Oh explicou. “Quando esse resultado chega aos físicos que desejam calcular e / ou simular o processo de crescimento com base na termodinâmica, isso os fará repensar o efeito da tensão superficial, ordenamento de líquido e anisotropia de cristal no crescimento de VLS, que não foi considerado seriamente antes. ” p Copyright 2010 PhysOrg.com.
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