p Cientistas de Harvard desenvolveram um método pioneiro de criação de uma classe de nanofios que um dia poderá ter aplicações em áreas que vão desde produtos eletrônicos de consumo a painéis solares. p A tecnica, desenvolvido por Bobby Day e Max Mankin, alunos de pós-graduação trabalhando no laboratório de Charles Lieber, o professor de química Mark Hyman Jr., tira proveito de dois princípios conhecidos há muito tempo. Um é a instabilidade Plateau-Rayleigh, um aspecto da dinâmica dos fluidos que descreve por que um fino fluxo de água se divide em gotas menores. O outro envolve o crescimento do cristal. A técnica é descrita em artigo publicado recentemente na revista. Nature Nanotechnology .

p "Esta é realmente uma descoberta fundamental, "Disse Day." Ainda estamos nos estágios iniciais, mas achamos que há muito espaço para descoberta, tanto das propriedades fundamentais dessas estruturas quanto das aplicações. "

p Descrito pela primeira vez em 1870, A instabilidade de Plateau-Rayleigh está normalmente associada a líquidos, mas os pesquisadores durante anos reconheceram um fenômeno semelhante em nanofios. Quando aquecido a temperaturas extremas, os fios se transformam de sólidos em uma série de gotículas espaçadas periodicamente.

p Para criar o novo tipo de fio, Day e Mankin aqueceram nanofios tradicionalmente cultivados logo abaixo desse ponto de transformação em uma câmara de vácuo, então bombeado em átomos de silício, que se cristalizam espontaneamente no fio.

p Em vez de formar uma casca uniforme, os átomos crescem em estruturas regularmente espaçadas, semelhantes às gotículas que aparecem quando os nanofios se quebram em altas temperaturas. Ao contrário das gotas, no entanto, o processo pode ser rigidamente controlado.

p "Variando a temperatura e a pressão, podemos exercer algum controle sobre o tamanho e espaçamento dessas estruturas, "Disse Day." O que descobrimos foi se mudarmos as condições, podemos 'ajustar' como essas estruturas são construídas. "

p Junto com a duplicação do processo em nanofios entre 20 e 100 nanômetros de diâmetro, pesquisadores demonstraram o processo usando várias combinações de materiais, incluindo silício e germânio. Além de ser capaz de "ajustar" a distância entre os lóbulos dos nanofios, Mankin disse que os testes mostraram que eles também foram capazes de ajustar a seção transversal dos fios.

p "Podemos ajustar a seção transversal para produzir fios mais arredondados ou quadrados, "Mankin disse." Também fomos capazes de produzir fios com a forma de plaquetas. "

p Com essas novas estruturas, pesquisadores descobriram, vieram novas propriedades para os fios. Enquanto o estudo de Day e Mankin se concentrava na capacidade dos fios de absorver diferentes comprimentos de onda de luz, ambos disseram que pesquisas adicionais são necessárias para explorar outras propriedades.

p "Este artigo é apenas um exemplo, "Disse Day." Existem muitas outras propriedades, incluindo condutância térmica, condutância elétrica, e propriedades magnéticas - que dependem do diâmetro dos fios, e eles ainda precisam ser explorados. "

p Embora possa levar anos para explorar totalmente essas propriedades adicionais, Day e Mankin disseram que as aplicações para os novos fios podem surgir no curto prazo.

p "Estruturas nesta escala, porque eles são subcomprimentos de onda em tamanho, absorver a luz de forma muito eficiente, "Explicou Day." Eles agem quase como antenas ópticas, e canalizar a luz para eles. Pesquisas anteriores mostraram que fios de diâmetros diferentes absorvem comprimentos de onda de luz diferentes. Por exemplo, diâmetros muito pequenos absorvem bem a luz azul, e diâmetros maiores absorvem luz verde. O que mostramos é que se você tem essa modulação ao longo da estrutura ... podemos ter o melhor dos dois mundos e absorver os dois comprimentos de onda na mesma estrutura. "

p As habilidades incomuns de absorção de luz dos novos fios não param por aí, no entanto.

p Ao diminuir o espaço entre as estruturas cristalinas, Day e Mankin descobriram que os fios não apenas absorvem luz em comprimentos de onda específicos, eles também absorvem luz de outras partes do espectro.

p "Na verdade, é mais do que um simples efeito aditivo, "Disse Day." À medida que você reduz o espaçamento para distâncias menores do que cerca de 400 nanômetros, cria o que chamamos de modos de grade, e vemos esses enormes picos de absorção no infravermelho. O que isso significa é que você pode absorver a mesma quantidade de luz infravermelha com esses nanofios que você poderia com materiais de silício tradicionais que são 100 vezes mais espessos. "

p "Esta é uma descoberta poderosa porque, anteriormente, se você quiser usar nanofios para foto-detecção de luz verde e azul, você precisaria de dois fios, "Mankin disse." Agora podemos reduzir a quantidade de espaço que um dispositivo pode ocupar tendo várias funções em um único fio. Seremos capazes de construir dispositivos menores que ainda mantêm alta eficiência, e, em alguns casos, aproveitará as vantagens de novas propriedades que surgirão dessa modulação que você não tem em fios de diâmetro uniforme. " p Esta história foi publicada como cortesia da Harvard Gazette, Jornal oficial da Universidade de Harvard. Para notícias adicionais da universidade, visite Harvard.edu.