Os nanofios semicondutores são nanomateriais quase unidimensionais que despertaram o interesse como um dos blocos de construção nanotecnológicos mais poderosos e versáteis com impacto real ou potencial na nanoeletrônica, fotônica, eletromecânica, conversão de energia amiga do ambiente, biossensor, e tecnologias de neuroengenharia.
A síntese ascendente de nanofios por meio de epitaxia em fase de vapor catalisada por metal é um processo muito atraente para gerar nanofios de alta qualidade, proporcionando assim um grau adicional de liberdade no design de dispositivos inovadores que vão além do que é possível com as tecnologias atuais. Neste processo de nanofabricação, os nanofios crescem através da condensação de átomos liberados de um vapor molecular (chamado de precursores) na superfície de nanogotas metálicas. O ouro é amplamente utilizado para formar essas nanogotas. Esta automontagem de nanofios ocorre espontaneamente em temperatura e pressão de vapor ideais e pode ser aplicada para sintetizar qualquer tipo de nanofios semicondutores. Contudo, para funcionalizar esses nanomateriais, uma introdução precisa de impurezas é fundamental para ajustar suas propriedades eletrônicas e ópticas. Por exemplo, a introdução de impurezas do grupo III e V em uma rede de silício é uma etapa crucial para o design e desempenho ideais das tecnologias de nanofios de silício. O controle preciso desse processo de dopagem continua sendo um grande desafio que é cada vez mais complexo como resultado do impulso implacável para a miniaturização de dispositivos e o surgimento de novas arquiteturas de dispositivos em nanoescala.
Em um desenvolvimento recente, uma equipe de cientistas da Polytechnique Montréal (Canadá), Northwestern University (EUA), e o Instituto Max Planck de Física de Microestrutura (Alemanha), liderado pelo professor Oussama Moutanabbir, fez uma descoberta fascinante de um novo processo para funcionalizar nanofios com precisão. Ao usar o alumínio como catalisador em vez do ouro canônico, a equipe demonstrou que o crescimento de nanofios desencadeia um processo de autodopagem envolvendo a injeção de átomos de alumínio, proporcionando assim uma rota eficiente para lubrificar nanofios sem a necessidade de processamento pós-crescimento normalmente usado na indústria de semicondutores. Além das implicações tecnológicas, este autodopagem implica processos em escala atômica que são cruciais para o entendimento fundamental da montagem catalítica de nanofios. Os cientistas investigaram esse fenômeno em nível atomístico usando a técnica emergente de tomografia de sonda atômica assistida por laser ultravioleta altamente focada para obter mapas tridimensionais átomo por átomo de nanofios individuais. Uma nova teoria preditiva de injeções de impureza também foi desenvolvida para descrever este fenômeno de autodopagem, que oferece inúmeras oportunidades para criar uma classe inteiramente nova de dispositivos em nanoescala, adaptando com precisão a forma e a composição dos nanofios.
Os resultados de sua descoberta serão publicados em Natureza .
