p Os cientistas de materiais esperam que as novas propriedades multifuncionais das nanoestruturas híbridas transformem o desenvolvimento de dispositivos de alto desempenho, incluindo baterias, sensores de alta sensibilidade e células solares. Essas nanoestruturas de automontagem são normalmente geradas pela deposição de objetos ultra-pequenos com propriedades diferentes nas superfícies de minúsculos fios semicondutores. Contudo, os fatores que governam sua formação permanecem elusivos, tornando essas estruturas difíceis de controlar e projetar. p Para preencher essa lacuna, Bharathi Srinivasan e colegas de trabalho do A * STAR Institute of High Performance Computing desenvolveram uma abordagem computacional que lança luz sobre a automontagem dessas nanoestruturas em vários lados, ou poligonal, nanofios. Eles primeiro identificaram como diferentes padrões de nanoestruturas crescem em nanofios, conduzindo cálculos de energia em uma análise teórica antes de analisar esses padrões por meio de simulações numéricas.

p A equipe de Srinivasan projetou modelos bidimensionais (2D e 3D) de nanofios com um quadrado, núcleo hexagonal ou octogonal rodeado por várias configurações de concha. A análise dos perfis de energia dessas configurações mostrou que os pesquisadores podiam controlar a morfologia da casca alterando o tamanho do núcleo. A análise teórica também revelou as transições entre essas diferentes configurações - um insight valioso sobre o mecanismo de automontagem.

p Para a simulação numérica, os pesquisadores construíram um modelo de 'campo de fase', que definiu matematicamente as transições de fase do material da casca. Isso permitiu que simulassem o processo de automontagem das nanoestruturas nos nanofios após a deposição da 'semente' na forma de 'pontos quânticos', que são semicondutores em miniatura. As equações usadas na simulação descrevem tanto a termodinâmica quanto a cinética de automontagem, Notas de Srinivasan.

p Ambas as simulações 2D e 3D mostraram que as cascas depositadas sofreram transformações morfológicas que refletiram os cálculos de energia. No estágio de deposição inicial - a menor faixa de tamanho - as cascas consistiam em cilindros perfeitos no modelo 2D, e eles formaram anéis ultra-pequenos, ou 'nanorings', empilhados ao longo da direção vertical do nanofio, no modelo 3D.

p À medida que o núcleo se expandia, os modelos 2D indicaram que as cascas podem se quebrar em fios menores. Para os núcleos de tamanho intermediário, cada fio ficava nas laterais do núcleo. Para os núcleos de maior tamanho, eles sentaram nos cantos. Nas simulações 3D, os nanorings se dividiram em pontos quânticos que se materializaram em colunas nas facetas dos nanofios e migraram em direção às cristas com o crescimento posterior (veja a imagem). Simulações de tratamento térmico produziram as mesmas configurações que durante o crescimento.

p "Nosso trabalho futuro [será] entender o crescimento de diferentes nanoestruturas híbridas, incluindo pontos quânticos em conchas, nanorings e outros pontos quânticos, "diz Srinivasan.