Imagem de alta resolução da estrutura cristalina de um nanofio InAs fotografada com microscópio eletrônico. A menor distância entre os átomos de índio e arsênico visto na imagem (ilustrada em verde e cinza), é 15 milionésimos de milímetro. O nanofio é desenvolvido na direção da seta. Durante o crescimento, a estrutura cristalina do nanofio muda de hexagonal (WZ) para cúbica (ZB). A partir da orientação do cristal vista na imagem, a estrutura hexagonal é caracterizada pela direção das mudanças de átomos de índio para arsênio de camada para camada, enquanto a direção da estrutura cúbica é sempre a mesma.
Novos insights sobre por que e como os nanofios assumem a forma que têm terão profundas implicações para o desenvolvimento de futuros componentes eletrônicos. O estudante de doutorado Peter Krogstrup do Nano-Science Center do Niels Bohr Institute, A Universidade de Copenhagen está por trás do novo modelo teórico sensacional, que é desenvolvido em colaboração com pesquisadores do CINAM-CNRS em Marselha. Os resultados foram publicados na revista científica, Cartas de revisão física .
Um dos componentes mais importantes em dispositivos eletrônicos do futuro provavelmente será baseado em nanocristais, que são menores do que o comprimento de onda da luz que nossos olhos podem detectar. Nanofios, que são fios nanocristais extremamente finos, são previstos para ter um papel predominante nessas tecnologias por causa de suas propriedades elétricas e ópticas únicas. Pesquisadores de todo o mundo trabalham há anos para melhorar as propriedades desses nanofios.
Com sua pesquisa, O estudante de doutorado Peter Krogstrup no Niels Bohr Institute, A Universidade de Copenhagen lançou as bases para uma maior compreensão dos nanofios. Com isso, vem o potencial para melhorar seu desempenho, o que aproximará a pesquisa da aplicação no desenvolvimento de células solares e computadores. Na última edição da Physical Review Letters, ele descreve como, sob certas condições, nanofios formam uma estrutura de cristal que realmente não deveria ser possível, visto de uma perspectiva energética.
“Os cristais sempre tentarão assumir a forma em que sua energia interna seja o mínimo possível. É uma lei básica da física e segundo ela esses nanofios deveriam ter uma estrutura cristalina cúbica, mas quase sempre vemos que grande parte da estrutura é hexagonal ", explica Peter Krogstrup, que tem trabalhado com a teoria nos últimos anos.
A forma da partícula do catalisador é a chave
Para explicar por que e quando esses cristais se tornam hexagonais, Peter Krogstrup tem, como parte de sua tese de doutorado, examinou a forma da partícula de catalisador (uma pequena nano-gotícula), que controla o crescimento dos nanofios. Parece que a forma da gota depende da quantidade de átomos do grupo 3 no sistema periódico, que constituem metade dos átomos no cristal de nanofio. A outra metade, átomos do grupo 5 no sistema periódico, são absorvidos pela gota e, portanto, os átomos se organizam em uma rede, e o cristal de nanofio crescerá.
"Mostramos que é a forma de uma gota, que determina que tipo de estrutura cristalina os nanofios obtêm e com esse conhecimento será mais fácil melhorar as propriedades dos nanofios ", explica Peter Krogstrup e continua:
"A estrutura do cristal tem uma enorme influência nas propriedades elétricas e ópticas dos nanofios e você normalmente gostaria que eles tivessem uma determinada estrutura, cúbico ou hexagonal. Quanto melhores nanofios podemos fazer, melhores componentes eletrônicos podemos fazer para o benefício de todos nós ", diz Peter Krogstrup, cuja pesquisa é conduzida em colaboração com a empresa SunFlake A / S, que está localizado no Centro de Nanociências do Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague. A empresa está trabalhando para desenvolver células solares do futuro com base em nanofios.
