Esquema mostrando o movimento de nanopartículas ricas em bário fundidas para a superfície de uma matriz rica em ítrio e cobre. A imagem do microscópio eletrônico de transmissão confirma que isso leva ao crescimento excessivo de nanofios de óxido de cobre e ítrio, bário, por meio do mecanismo microcrucível.
(Phys.org) - Um mecanismo de crescimento de óxidos de metal anisotrópicos que foi previsto há 20 anos foi observado pela primeira vez por pesquisadores da Universidade de Bristol. O trabalho é descrito em artigo publicado esta semana em Ciência .
A fabricação de nanofios de materiais funcionais ternários e quaternários tornou-se um objetivo importante para sua aplicação em circuitos miniaturizados como diodos e transistores, portas coaxiais e sensores.
Os mecanismos de crescimento são complexos, no entanto, e invariavelmente procedem por meio de um processo de vapor-líquido-sólido que resulta em nanofios com uma morfologia afilada. Um nanofio que diminui é indesejável para aplicações, como a funcionalidade pode variar ao longo do comprimento, e talvez até mesmo desapareça, uma vez que um tamanho crítico foi atingido.
Dr. Simon Hall e Rebecca Boston na Escola de Química, junto com colegas da University of Birmingham e do National Institute for Materials Science em Tsukuba, O Japão desenvolveu com sucesso nanofios de uma fase do óxido de cobre e ítrio, supercondutor e bário, que têm uma área transversal constante.
Ao fazer isso, eles projetaram suas sínteses para prosseguir através do chamado 'mecanismo microcrucível' de crescimento de cristais. Este mecanismo foi proposto pela primeira vez para explicar o crescimento de certos bigodes macroscópicos de óxido de metal em 1994, mas nunca foi observada em qualquer escala de comprimento até agora.
A equipe conseguiu a primeira observação desse mecanismo de crescimento usando um microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução com captura de vídeo e um forno in-situ. Isso permitiu que observassem diretamente nanopartículas derretidas de carbonato de bário migrando através de uma matriz porosa de ítrio e rica em cobre, catalisando o crescimento de nanofios a partir de microcrucíveis de tamanho nanométrico ao atingir a superfície.
O Dr. Simon Hall disse:"Os nanofios produzidos desta forma terão as mesmas propriedades físicas ao longo de todo o seu comprimento, levando a uma capacidade de transporte de corrente mais uniforme, comportamento ferroico e resistência à tração.
"Este trabalho pode abrir caminho para a próxima geração de dispositivos que usam novos, materiais funcionais de alto desempenho como seu principal componente. "
