p Nanofios semicondutores de nitreto de gálio mostram uma grande promessa na próxima geração de sistemas nano e optoeletrônicos. Recentemente, pesquisadores da McCormick School of Engineering descobriram novas propriedades piezoelétricas dos nanofios que podem torná-los mais úteis em nanodispositivos com alimentação própria. p Apenas 100 nanômetros de diâmetro, os nanofios são frequentemente considerados unidimensionais. Mas pesquisadores da Northwestern University relataram recentemente que nanofios de nitreto de gálio individuais mostram forte piezoeletricidade - um tipo de geração de carga causada por estresse mecânico - em três dimensões.

p As evidências, liderado por Horacio Espinosa, James N. e Nancy J. Farley Professor em Manufatura e Empreendedorismo na McCormick School of Engineering and Applied Science, foram publicados online em 22 de dezembro em Nano Letras .

p O nitreto de gálio (GaN) está entre os materiais semicondutores mais relevantes tecnologicamente e é onipresente hoje em elementos optoeletrônicos, como lasers azuis (daí o disco de raio azul) e diodos emissores de luz (LEDs). Mais recentemente, nanogeradores baseados em nanofios de GaN demonstraram ser capazes de converter energia mecânica (como o movimento biomecânico) em energia elétrica.

p "Embora os nanofios sejam nanoestruturas unidimensionais, algumas propriedades - como piezoeletricidade, a forma linear de acoplamento eletromecânico - são tridimensionais por natureza, "Disse Espinosa." Achamos que esses nanofios deveriam mostrar piezoeletricidade em 3D, e teve como objetivo obter todas as constantes piezoelétricas para nanofios individuais, semelhante ao material a granel. "

p As descobertas revelaram que nanofios individuais de GaN tão pequenos quanto 60 nanômetros mostram comportamento piezoelétrico em 3D até seis vezes mais do que sua contraparte em massa. Uma vez que a carga gerada escala linearmente com constantes piezoelétricas, esta descoberta implica que os nanofios são até seis vezes mais eficientes na conversão de energia mecânica em elétrica.

p Para obter as medições, pesquisadores aplicaram um campo elétrico em diferentes direções em um único nanofio e mediram pequenos deslocamentos, frequentemente no alcance do pico-medidor (10-12 m). O grupo desenvolveu um método baseado na microscopia de varredura por sonda, aproveitando a capacidade de medição de deslocamento de alta precisão de um microscópio de força atômica.

p "As medições foram muito desafiadoras, uma vez que precisávamos medir com precisão os deslocamentos 100 vezes menores que o tamanho do átomo de hidrogênio, "disse Majid Minary, um pós-doutorado e o principal autor do estudo.

p Esses resultados são empolgantes, especialmente considerando a recente demonstração de nanogeradores baseados em nanofios de GaN, para alimentar nanodispositivos com alimentação própria.