p Por anos, pesquisadores têm tentado encontrar maneiras de cultivar um nanofio ideal, usando cristais com camadas perfeitamente alinhadas ao longo de todo o fio. p Uma equipe de pesquisadores de engenharia de Nebraska - Peter Sutter, Eli Sutter e Shawn Wimer - vê uma vantagem na imperfeição natural.

p Por meio de suas pesquisas, destaque em carta publicada na edição de 22 de abril da revista Natureza , o grupo descobriu que um defeito - um deslocamento do parafuso - que ocorre no processo de crescimento faz com que as camadas de cristais girem ao longo de um eixo à medida que se formam. Esse defeito cria torções que dão vantagens a esses nanofios, particularmente em eletrônica e emissão de luz.

p "Em nanofios em camadas, basicamente temos uma nova arquitetura que implementa uma torção de cristal entre materiais bidimensionais, "disse Peter Sutter, professor de engenharia elétrica e da computação. "Adotamos a abordagem de que você pode (ou) fazer essas estruturas de moiré de torção ou fazer com que elas próprias, e quando deixamos os fios fazerem o trabalho por conta própria, a natureza introduz esse defeito, uma reviravolta."

p Tipicamente, materiais com interfaces torcidas são criados artificialmente a partir de dois cristais 2-D atomicamente finos. Quando esses cristais são cuidadosamente colocados uns sobre os outros, uma pequena rotação entre eles - uma torção intercamada - causa um moiré, ou um padrão de batimento que muda com o ângulo de torção e é muito maior do que o espaçamento dos átomos no material. O movimento dos elétrons neste padrão de batimento pode causar novos fenômenos, como supercondutividade ou mudanças sistemáticas na cor da luz emitida.

p A equipe de Sutters adotou uma abordagem diferente para realizar essas reviravoltas, aumentando os nanofios que consistem em camadas 2-D. Eles pegaram pequenas partículas de ouro, aqueceu-os e inundou-os com um vapor de sulfeto de germânio. Em altas temperaturas, as partículas de ouro derreteram e formaram uma liga com o sulfeto de germânio.

p "Em algum ponto, fica saturado e não consegue mais absorver. Então, ele tem uma escolha:não absorva mais e deixe um filme crescer sobre ele na superfície, ou continue tentando absorver mais, "disse Eli Sutter, professor de engenharia elétrica e da computação. "Acontece que essas partículas são ávidas por sulfeto de germânio."

p As partículas de ouro continuaram absorvendo o vapor, mas ficaram saturadas demais para retê-lo todo e começaram a crescer cristais em camadas de sulfeto de germânio, um por partícula de ouro. Quando o sulfeto de germânio foi expelido, os cristais se alongaram e se transformaram em nanofios que têm cerca de 1, 000 vezes mais fino que um cabelo humano.

p A equipe descobriu que cada um desses fios tinha um deslocamento de parafuso, que produziu uma estrutura helicoidal e a torção entre suas camadas de cristal.

p Para explorar as propriedades de seus nanofios helicoidais torcidos, a equipe usou um feixe de elétrons focalizado para estimular a emissão de luz de porções minúsculas de seus nanofios. Quando os elétrons excitados relaxam, eles emitem luz de uma cor ou frequência característica, que os pesquisadores registraram.

p Ao permitir uma pilha imperfeita de camadas torcidas, os nanofios de sulfeto de germânio emitem diferentes cores de luz em diferentes pontos ao longo do fio. Isso torna possível ajustar o gap e controlar a energia da luz absorvida ou emitida.

p "Pudemos mostrar que há novidades, propriedades de emissão de luz acessíveis que mudam ao longo do fio porque o registro moiré muda, "Eli Sutter disse.

p Nanofios torcidos de sulfeto de germânio, um semicondutor, pode ter aplicações que incluem coleta de energia, fontes de luz sintonizáveis, ou computação de última geração.

p Os pesquisadores, Contudo, disse que o próximo passo é entender por que a cor da luz emitida muda ao longo do fio e, possivelmente, alcançar resultados semelhantes com outros materiais.

p "Temos que entender melhor as consequências da estrutura de torção helicoidal. Esperamos que os nanofios torcidos ainda tenham muitas outras surpresas reservadas para nós, "Peter Sutter disse.

p Este material é baseado no trabalho apoiado pela National Science Foundation sob o Grant No. DMR-1607795. Quaisquer opiniões, descobertas, e as conclusões ou recomendações expressas neste material são de responsabilidade do (s) autor (es) e não refletem necessariamente as opiniões da National Science Foundation.