p Filmes feitos de nanocristais semicondutores - minúsculos cristais medindo apenas alguns bilionésimos de um metro de diâmetro - são vistos como um novo material promissor para uma ampla gama de aplicações. Os nanocristais podem ser usados ​​em circuitos eletrônicos ou fotônicos, detectores de biomoléculas, ou os pixels brilhantes em telas de exibição de alta resolução. Eles também prometem células solares mais eficientes. p O tamanho de um nanocristal semicondutor determina suas propriedades elétricas e ópticas. Mas é muito difícil controlar a colocação de nanocristais em uma superfície para fazer filmes estruturalmente uniformes. Filmes nanocristais típicos também apresentam rachaduras que limitam sua utilidade e tornam impossível medir as propriedades fundamentais desses materiais.

p Agora, pesquisadores do MIT dizem que encontraram maneiras de fazer padrões sem defeitos de filmes nanocristais, onde a forma e a posição dos filmes são controladas com resolução em nanoescala, potencialmente abrindo uma área significativa para pesquisa e possíveis novas aplicações.

p “Estamos tentando entender como os elétrons se movem em matrizes desses nanocristais, ”Que tem sido difícil com controle limitado sobre a formação das matrizes, diz o físico Marc Kastner, o Professor Donner de Ciências, reitor da Escola de Ciências do MIT e autor sênior de um artigo publicado online na revista Nano Letras .

p O trabalho baseia-se na pesquisa de Moungi Bawendi, o Lester Wolfe Professor of Chemistry no MIT e co-autor deste artigo, que foi um dos primeiros pesquisadores a controlar com precisão a produção de nanocristais. Esse controle tornou isso possível, entre outras coisas, para produzir materiais que brilham, ou fluorescente, em uma gama de cores diferentes com base em seus tamanhos - embora sejam todos feitos do mesmo material.

p Nas fases iniciais do novo trabalho, pós-doutorado Tamar Mentzel produziu padrões em nanoescala que emitem luz infravermelha invisível. Mas trabalhar nesses sistemas é entediante, uma vez que cada ajuste fino deve ser verificado usando microscopia eletrônica demorada. Então, quando Mentzel conseguiu fazer com que os padrões de nanocristais de semicondutores brilhassem com a luz visível, tornando-os visíveis através de um microscópio óptico, isso significava que a equipe poderia acelerar bastante o desenvolvimento da nova tecnologia. “Mesmo que os padrões em nanoescala estejam abaixo do limite de resolução do microscópio óptico, os nanocristais atuam como uma fonte de luz, tornando-os visíveis, ”Mentzel diz.

p A condutividade elétrica dos filmes livres de defeitos dos pesquisadores é cerca de 180 vezes maior do que os filmes rachados feitos por métodos convencionais. Além disso, o processo desenvolvido pela equipe do MIT já tornou possível criar padrões em uma superfície de silício com apenas 30 nanômetros de diâmetro - aproximadamente o tamanho dos melhores recursos possíveis com as técnicas de fabricação atuais.

p O processo é único na produção de pequenos padrões de filmes sem defeitos, Mentzel diz. “O truque era fazer com que o filme fosse uniforme, e aderir ”ao substrato de dióxido de silício, Kastner acrescenta. Isso foi conseguido deixando uma fina camada de polímero para revestir a superfície antes de depositar a camada de nanocristais sobre ela. Os pesquisadores conjeturam que pequenas moléculas orgânicas na superfície dos nanocristais os ajudam a se ligar à camada de polímero.

p Esses padrões de nanocristais podem ter muitas aplicações, Kastner diz. Como esses nanocristais podem ser ajustados não apenas para emitir, mas também para absorver um amplo espectro de cores de luz, eles poderiam habilitar um novo tipo de célula solar de amplo espectro, ele diz.

p Mas o interesse pessoal de Kastner e Mentzel tem mais a ver com física básica:uma vez que os cristais minúsculos se comportam quase como átomos superdimensionados, os pesquisadores pretendem usar as matrizes para estudar processos fundamentais de sólidos, Mentzel diz. O sucesso dessa técnica já possibilitou novas pesquisas sobre como os elétrons se movem nos filmes.

p Esses materiais também podem ser usados ​​para desenvolver detectores sensíveis para pequenas quantidades de certas moléculas biológicas, seja como sistemas de triagem de toxinas ou como dispositivos de teste médico, dizem os pesquisadores.

p Douglas Natelson, um professor de física e astronomia da Rice University que não estava envolvido neste trabalho, diz, “O desafio no passado era conseguir magras, filmes uniformes, padronizado em alta resolução, com bom contato entre os nanocristais e sem rachaduras. ”A abordagem da equipe do MIT, ele diz, “Embora aparentemente simples na aparência, cumpre todos esses objetivos. ”

p Natelson acrescenta:“Acho que é uma conquista muito boa. As imagens de fluorescência que mostram os filmes nanopadronizados são de arregalar os olhos, particularmente para aqueles que sabem como isso é difícil. ” p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.