Existem grandes novidades no mundo das pequenas coisas. Uma nova pesquisa liderada pelos professores de física Howard Jackson e Leigh Smith da Universidade de Cincinnati pode contribuir para melhores maneiras de aproveitar a energia solar, sensores de qualidade do ar mais eficazes ou medidas de segurança ainda mais fortes contra armas biológicas como o antraz. E tudo começa com algo que é 1, 000 vezes mais fino do que o cabelo humano típico - um nanofio semicondutor.

Jackson da UC, Smith, Melodie Fickenscher, estudante de doutorado recém-formada, e Teng Shi, estudante de doutorado em física, bem como vários colegas dos Estados Unidos e de todo o mundo publicaram recentemente o artigo de pesquisa "Optical, Investigações estruturais e numéricas de tubos de poços quânticos de GaAs / AlGaAs Core-Multishell Nanowire "em Nano Letras , um jornal premier sobre nanociência e nanotecnologia publicado pela American Chemical Society. No papel, a equipe relata que eles descobriram uma nova estrutura em um nanofio semicondutor com propriedades únicas.

"Este tipo de estrutura no sistema de arseneto de gálio / alumínio arsenieto de gálio não havia sido alcançado antes, "Jackson diz." É novo em termos de onde você encontra os elétrons e buracos, e espacialmente é uma nova estrutura. "

Olhos no tamanho e elétrons em curva

Essas pequenas estruturas podem ter um grande efeito em uma variedade de tecnologias. Os semicondutores estão no centro da eletrônica moderna. Computadores, TVs e telefones celulares os têm. Eles são feitos da forma cristalina de elementos que possuem propriedades de condutividade elétrica cientificamente benéficas. Muitos semicondutores são feitos de silício, mas, neste caso, eles são feitos de arsenieto de gálio. E embora o uso generalizado desses nanofios finos em novos dispositivos ainda possa estar chegando, a chave para tornar esse resultado uma realidade nos próximos anos é o que está por vir.

Usando uma camada fina chamada tubo de poço quântico e aumentando-a - até cerca de 4 nanômetros de espessura - em torno do núcleo do nanofio, os pesquisadores descobriram que os elétrons dentro do nanofio foram distribuídos de forma incomum em relação às facetas do tubo hexagonal. Um exame mais atento dos cantos das facetas do tubo revelou algo inesperado - uma alta concentração de elétrons do estado fundamental e lacunas.

"Ter a faceta realmente importa. Isso muda o jogo, "Jackson diz." Ajustar a largura do tubo do poço quântico permite que você controle a energia - o que seria de se esperar - mas, além disso, descobrimos que há um estado fundamental altamente localizado nos cantos que pode então dar origem a verdadeiros nanofios quânticos. "

Os nanofios que a equipe usa para suas pesquisas são cultivados na Australian National University em Canberra, Austrália - um parceiro neste projeto que se estende a diferentes partes do globo.

Afetando a ciência dos pequenos em grande forma

A descoberta da equipe abre uma nova porta para um estudo mais aprofundado da física fundamental dos nanofios semicondutores. Quanto a levar a avanços em tecnologia, como células fotovoltaicas, Jackson diz que é muito cedo para dizer porque os nanofios quânticos estão apenas agora sendo explorados. Mas em um mundo onde centenas de dólares em tecnologia estão reunidas em um iPhone de 5 por 2,5 polegadas, não é difícil ver como a ciência pequena, mas poderosa, tem valor.

A equipe da UC é uma de apenas meia dúzia nos Estados Unidos conduzindo pesquisas competitivas no campo. É uma disciplina relativamente jovem, também, Jackson diz, e um que está se movendo rápido. Para essa ciência inovadora, ele diz que é importante ter um esforço colaborativo. A equipe inclui cientistas de centros de pesquisa no Centro-Oeste, a costa oeste e todo o caminho abaixo:UC, Miami University of Ohio e Sandia National Laboratories na Califórnia aqui nos EUA; e a Monash University e a Australian National University na Austrália.

Os esforços da equipe são outro exemplo de como a UC não se destaca apenas como líder em ciência de ponta, mas também em moldar o futuro da disciplina, proporcionando a seus alunos oportunidades educacionais e de pesquisa de alta qualidade.

"Estamos treinando alunos em técnicas de última geração em materiais de última geração, fazendo física de última geração, "Jackson diz." Ao completar sua educação aqui, eles estão posicionados para sair e fazer suas próprias contribuições. "