Os pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) estão trabalhando para criar dispositivos eletrônicos melhores, investigando a maneira como os nanocristais são organizados dentro deles.

Os nanocristais são blocos de construção promissores para dispositivos eletrônicos novos e aprimorados, devido às suas propriedades ajustáveis ​​por tamanho e capacidade de integração em dispositivos a baixo custo.

Embora a estrutura dos nanocristais tenha sido amplamente estudada, ninguém foi capaz de assistir a todo o processo de montagem.

É aí que os cientistas do LLNL, Christine Orme, Yixuan Yu, Babak Sadigh e um colega da Universidade da Califórnia, Los Angeles entra.

"Achamos que a situação pode ser melhorada se informações quantitativas detalhadas sobre o processo de montagem de nanocristais puderem ser identificadas e se o processo de cristalização for melhor controlado, "disse Orme, um cientista material do LLNL e autor correspondente de um artigo publicado na revista Nature Communications .

Nanocristais dentro de dispositivos formam conjuntos, cujas propriedades físicas coletivas, como mobilidade da transportadora de carga, dependem das propriedades dos nanocristais individuais e da maneira como estão arranjados. Em princípio, conjuntos de nanocristais ordenados, ou superredes, permitem maior controle no transporte de carga, facilitando a formação de minibandas. Contudo, na prática, poucos dispositivos construídos a partir de superredes nanocristais ordenadas estão no mercado.

A maioria dos estudos anteriores usa métodos de evaporação de solução para gerar superredes de nanocristais e sondar o processo de montagem à medida que o solvente é removido gradualmente. É difícil obter informações quantitativas sobre o processo de montagem, Contudo, porque o volume e a forma da solução nanocristal estão mudando continuamente de uma maneira incontrolável e as forças capilares podem conduzir o movimento do nanocristal durante a secagem.

O crescimento impulsionado pelo campo elétrico oferece uma solução para esse problema. "Demonstramos recentemente que um campo elétrico pode ser usado para conduzir a montagem de Superredes nanocristais 3-D, "Orme disse.

Como o campo elétrico aumenta a concentração local sem alterar o volume, forma ou composição da solução nanocristal, o sistema de cristalização pode ser sondado quantitativamente sem complicações associadas a forças capilares ou espalhamento de interfaces de secagem.

Como previsto, a equipe descobriu que o campo elétrico impulsiona os nanocristais em direção à superfície, criando um gradiente de concentração que leva à nucleação e crescimento de superredes. Surpreendentemente, o campo também classifica as partículas de acordo com o tamanho. Em essência, o campo elétrico concentra e purifica a solução nanocristal durante o crescimento.

"Por causa desse efeito de classificação de tamanho, os cristais da superrede são melhor ordenados e o tamanho dos nanocristais na rede pode ser ajustado durante o crescimento, "Orme disse." Esta pode ser uma ferramenta útil para dispositivos optoeletrônicos. Estamos trabalhando em detectores infravermelhos agora e achamos que pode ser uma estratégia interessante para melhorar a cor em monitores. "