p Uma nova abordagem para o cultivo de nanofios promete um novo meio de controle sobre suas propriedades eletrônicas e de emissão de luz. Em uma edição recente da Nano Letras , cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA (Laboratório de Berkeley) demonstraram uma nova técnica de crescimento que usa catalisadores especialmente projetados. Esses catalisadores, que são precursores para o crescimento dos nanofios, deram aos cientistas mais opções do que nunca para alterar a cor dos nanofios emissores de luz. p A nova abordagem pode ser potencialmente aplicada a uma variedade de materiais e ser usada para fazer dispositivos de próxima geração, como células solares, diodos emissores de luz, eletrônicos de alta potência e muito mais, diz Shaul Aloni, cientista da equipe da Fundição Molecular do Berkeley Lab, uma facilidade de usuário DOE, e autor principal do estudo.

p Desde o início dos anos 2000, os cientistas têm feito progressos constantes no cultivo de nanofios. Inicialmente, as primeiras amostras de nanofios assemelhavam-se a "macarrão emaranhado ou florestas devastadas pelo fogo, "de acordo com os pesquisadores. Mais recentemente, os cientistas descobriram que várias condições levam ao crescimento de matrizes de nanofios mais ordenadas.

p Por exemplo, certos substratos nos quais os nanofios crescem criam condições para que a orientação de crescimento do nanofio seja ditada pela estrutura cristalina subjacente do substrato. Infelizmente, esta e outras abordagens não são infalíveis e alguns nanofios ainda não funcionam bem.

p Além disso, não há uma maneira simples de cultivar diferentes tipos de nanofios no mesmo ambiente e no mesmo substrato. Isso seria útil se você quisesse cultivar seletivamente nanofios com diferentes propriedades eletrônicas ou ópticas no mesmo lote, por exemplo.

p "Na Molecular Foundry, nosso objetivo é desenvolver novas estratégias e adicionar novas ferramentas ao conjunto de truques usados ​​para a síntese de nanomateriais, "diz Aloni." Durante anos, procuramos maneiras mais inteligentes de fazer crescer nanoestruturas com propriedades ópticas diferentes em condições de crescimento idênticas. A engenharia do catalisador nos deixa mais perto de atingir esse objetivo. "

p Os pesquisadores se concentraram em nanofios feitos de nitreto de gálio. Em sua forma em massa (não em nanoescala), o nitreto de gálio emite luz na faixa do azul ou ultravioleta. Se átomos de índio forem adicionados a ele, o intervalo pode ser estendido para incluir vermelho, essencialmente tornando-se uma fonte de luz ajustável de amplo espectro na faixa visível.

p O problema é que a adição de átomos de índio coloca a estrutura cristalina do nitreto de gálio sob estresse, o que leva a dispositivos com baixo desempenho. Nanofios de nitreto de gálio, Contudo, não experimenta o mesmo tipo de tensão de cristal, então os cientistas esperam usá-los como ajustáveis, fontes de luz de amplo espectro.

p Para obter o controle deles, a equipe se concentrou na catálise que orienta o crescimento dos nanofios. Normalmente, os pesquisadores usam catalisadores feitos de um único metal. A equipe de Berkeley decidiu usar misturas metálicas de ouro e níquel, chamadas ligas, como catalisadores em vez disso.

p No estudo, os pesquisadores descobriram que a orientação de crescimento do nanofio de nitreto de gálio dependia fortemente da concentração relativa de níquel e ouro no catalisador. Ao alterar as concentrações na liga, os pesquisadores podiam manipular com precisão, mesmo no mesmo substrato no mesmo lote, a orientação dos nanofios.

p "Ninguém tinha usado catalisadores bimetálicos para controlar a direção do crescimento antes, "diz Tevye Kuykendall, cientista da Fundição Molecular do Berkeley Lab. Kuykendall diz que o mecanismo que impulsiona o novo processo de crescimento não é totalmente compreendido, mas envolve as diferentes tendências de ouro e níquel de se alinharem com várias superfícies cristalográficas no ponto onde os nanofios começam a crescer.

p Os pesquisadores também mostraram que, dependendo da direção de crescimento escolhida, diferentes propriedades ópticas foram observadas graças às superfícies de cristal expostas na superfície do nanofio. "Uma das coisas que tornam as nanoestruturas interessantes, é que a superfície desempenha um papel maior na definição das propriedades do material, "diz Aloni. Isso leva a mudanças nas propriedades ópticas não vistas em materiais de grande massa, tornando-os mais úteis.

p Aloni diz que a próxima equipe vai se concentrar mais na química das diferentes superfícies do nanofio para ajustar ainda mais as propriedades ópticas do nanofio.