As imagens de raios-X de cada nanofio mostram a distribuição da intensidade de espalhamento e a deformação mecânica no núcleo do nitreto de gálio e na casca do nitreto de índio-gálio. A deformação mostra que a casca se encaixa perfeitamente no núcleo. Crédito:Tomas Stankevic, Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague.
A última pesquisa do Instituto Niels Bohr mostra que os LEDs feitos de nanofios usarão menos energia e fornecerão melhor luz. Os pesquisadores estudaram nanofios usando microscopia de raios-X e com esse método eles podem apontar exatamente como o nanofio deve ser projetado para dar as melhores propriedades. Os resultados são publicados na revista científica, ACS Nano .
Os nanofios são muito pequenos - cerca de 2 micrômetros de altura (1 micrômetro é um milésimo de um milímetro) e 10-500 nanômetros de diâmetro (1 nanômetro é um milésimo de um micrômetro). Nanofios para LEDs são compostos de um núcleo interno de nitreto de gálio (GaN) e uma camada de nitreto de índio-gálio (InGaN) na parte externa, ambos são materiais semicondutores.
"A luz em tal diodo é dependente da tensão mecânica que existe entre os dois materiais e a tensão é muito dependente de como as duas camadas estão em contato uma com a outra. Nós examinamos uma série de nanofios usando microscopia de raios-X e mesmo que os nanofios devam, em princípio, ser idênticos, podemos ver que eles são diferentes e têm uma estrutura muito diferente, "explica Robert Feidenhans'l, professor e chefe do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague.
Surpreendentemente eficiente
Os estudos foram realizados usando microscopia de raios-X em nanoescala no síncrotron de elétrons no DESY em Hamburgo, Alemanha. O método geralmente consome muito tempo e os resultados são freqüentemente limitados a muito poucos ou mesmo a um único assunto de estudo. Mas aqui os pesquisadores conseguiram medir uma série de nanofios verticais ao mesmo tempo usando um design especial de um raio-X nanofocado sem destruir os nanofios no processo.
Uma série de nanofios foi digitalizada no raio-X nanofocado, enquanto os reflexos dos diferentes planos de cristal dos nanofios foram medidos. A localização dos reflexos fornece informações sobre inclinação e deformações nos nanofios. Crédito:Tomas Stankevic, Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhague.
“Medimos 20 nanofios e quando vimos as imagens, ficamos muito surpresos porque você pode ver claramente os detalhes de cada nanofio. Você pode ver a estrutura do núcleo interno e da camada externa. Se houver defeitos na estrutura ou se eles estiverem ligeiramente dobrados, eles não funcionam tão bem. Assim, podemos identificar exatamente quais nanofios são os melhores e têm a estrutura de núcleo / casca mais eficiente, "explica Tomas Stankevic, um estudante de PhD no grupo de pesquisa 'Dispersão de Nêutrons e Raios-X' no Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhagen.
Os nanofios são produzidos por uma empresa na Suécia e esta nova informação pode ser usada para ajustar a estrutura da camada nos nanofios. O professor Robert Feidenhans'l explica que há um grande potencial nesses nanofios. Eles fornecerão uma luz mais natural nos LEDs e usarão muito menos energia. Além disso, eles podem ser usados em smartphones, televisores e muitas formas de iluminação.
Os pesquisadores esperam que as coisas funcionem muito rapidamente e que já possam estar em uso dentro de cinco anos.
