p (a) Imagem de microscopia eletrônica de transmissão da superrede de nanopartículas com nanopartículas de dopagem. (b) Padrão TSAXS da superrede. Os picos bem definidos surgem devido à excelente ordem do cristal. (c) Este trabalho é um análogo em nanoescala do doping de semicondutor, uma pedra angular da indústria de microeletrônica.
p Os semicondutores de silício formam a base de todos os eletrônicos e microprocessadores modernos. Crucial para essas aplicações é a capacidade de "dopar" o semicondutor; o que quer dizer, adicionando de forma controlada átomos de impureza a um semicondutor, pode-se variar continuamente suas propriedades eletrônicas e ópticas. p Uma recente colaboração de cientistas da Universidade da Pensilvânia e do NIST demonstrou pela primeira vez, um análogo exclusivo em nanoescala. Em particular, os cristais em nanoescala são criados pela montagem de nanopartículas em arranjos compactados (os chamados 'superredes de nanopartículas'). Nesse trabalho, a montagem é realizada com quantidades controladas de nanopartículas de 'impureza' que diferem daquelas usadas para formar o cristal hospedeiro.
p As superredes resultantes são 'dopadas', e exibem propriedades que dependem sensivelmente da concentração e do comportamento intrínseco das partículas contaminantes. Em um exemplo, controlando a concentração de nanopartículas de ouro de dopagem (em um cristal de nanopartículas de seleneto de chumbo), a condutividade pode ser ajustada em 6 ordens de magnitude.
p Para caracterizar o pedido nesses nanomateriais, As medições de espalhamento de raios-x foram realizadas na linha de luz X9 (NSLS), que é co-gerido pelo CFN. Essa capacidade de ajustar racionalmente as propriedades das superredes será crucial para futuras aplicações de materiais ópticos e eletrônicos.
- A introdução controlável de partículas de dopante em superredes de nanopartículas bem definidas, sem interromper a cristalinidade da rede, é a primeira demonstração de customização específica das propriedades de transporte eletrônico de conjuntos de nanopartículas em massa.
- O doping de nanopartículas de ouro aumentou a condutividade dos filmes de nanopartículas de seleneto de chumbo em mais de 6 ordens de magnitude.
- Tal controle sobre a introdução de nanopartículas em superredes abre possibilidades para dopagem de outros nanomateriais, como nanopartículas magnéticas e catalíticas.
p A estação final de espalhamento de raios-x de pequeno ângulo de transmissão (TSAXS) da linha de feixe de raios-X NSLS X9 foi usada para medir os cristais de superrede de nanopartículas.
