p Os nanofios prometem tornar os LEDs mais coloridos e as células solares mais eficientes, além de agilizar os computadores. Isso é, desde que os minúsculos semicondutores convertam energia elétrica em luz, e vice versa, nos comprimentos de onda certos. Uma equipe de pesquisa do alemão Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) conseguiu produzir nanofios com comprimentos de onda operacionais que podem ser selecionados livremente em uma ampla faixa - simplesmente alterando a estrutura da casca. Nanofios afinados podem assumir várias funções em um componente optoeletrônico. Isso tornaria os componentes mais poderosos, mais econômico, e mais fácil de integrar, conforme a equipe se reporta em Nature Communications . p Os nanofios são extremamente versáteis. Os minúsculos elementos podem ser usados ​​para componentes fotônicos e eletrônicos miniaturizados em nanotecnologia. As aplicações incluem circuitos ópticos em chips, novos sensores, LEDs, células solares e tecnologias quânticas inovadoras. São os nanofios independentes que garantem a compatibilidade das tecnologias de semicondutores mais recentes com as tecnologias convencionais à base de silício. Como o contato com o substrato de silício é minúsculo, eles superam as dificuldades típicas na combinação de diferentes materiais.

p Para seu estudo, que durou vários anos, os pesquisadores de Dresden começaram a cultivar nanofios a partir do material semicondutor arsenieto de gálio em substratos de silício. A próxima etapa envolveu envolver os fios finos como uma bolacha em outra camada de material à qual acrescentaram índio como elemento adicional. Seu objetivo:a estrutura de cristal incompatível dos materiais destinava-se a induzir uma deformação mecânica no núcleo do fio, que altera as propriedades eletrônicas do arseneto de gálio. Por exemplo, o bandgap do semicondutor torna-se menor e os elétrons tornam-se mais móveis. Para ampliar este efeito, os cientistas continuaram adicionando mais índio à casca, ou aumentou a espessura da casca. O resultado superou as expectativas.

p Levando um efeito conhecido a extremos

p "O que fizemos foi levar um efeito conhecido a extremos, "explicou Emmanouil Dimakis, líder do estudo que envolveu pesquisadores do HZDR, TU Dresden e DESY em Hamburgo. "Os 7 por cento de tensão alcançados foram tremendos."

p Neste nível de tensão, Dimakis esperava ver distúrbios ocorrendo nos semicondutores:em sua experiência, o núcleo do fio entorta ou surgem defeitos. Os pesquisadores acreditam que as condições experimentais especiais foram a razão para a ausência de tais distúrbios:primeiro, eles desenvolveram fios de arsenieto de gálio extremamente finos - cerca de cinco mil vezes mais finos do que um fio de cabelo humano. Segundo, a equipe conseguiu produzir a casca de arame em temperaturas excepcionalmente baixas. A difusão superficial de átomos é então mais ou menos congelada, forçando a casca a crescer uniformemente em torno do núcleo. A equipe de pesquisadores reforçou sua descoberta realizando várias séries independentes de medições em instalações em Dresden, bem como nas fontes de luz de raios X de alto brilho PETRA III em Hamburgo e Diamond na Inglaterra.

p Os resultados extraordinários levaram os pesquisadores a realizar mais investigações:"Mudamos nosso foco para a questão do que desencadeia a tensão extremamente alta no núcleo do nanofio, e como isso pode ser usado para certos aplicativos, "Dimakis lembrou." Os cientistas estão cientes do arsenieto de gálio como material há anos, mas os nanofios são especiais. Um material pode apresentar propriedades completamente novas em nanoescala. "

p Aplicações potenciais para redes de fibra óptica

p Os pesquisadores perceberam que a alta tensão os permitiu mudar o bandgap do semicondutor de arseneto de gálio para energias muito baixas, tornando-o compatível até mesmo para comprimentos de onda de redes de fibra óptica. Um marco tecnológico. Afinal, esta faixa espectral anteriormente só poderia ser alcançada por meio de ligas especiais contendo índio, o que causou uma série de problemas tecnológicos devido à mistura de materiais.

p Métodos de alta precisão são necessários para produzir nanofios. Quatro anos atrás, um sistema especial foi instalado no HZDR para esse fim:o laboratório de epitaxia por feixe molecular. O crescimento autocatalisado de nanofios a partir de feixes de átomos ou moléculas é obtido em laboratório; os feixes são direcionados para substratos de silício em ultra-alto vácuo. Emmanouil Dimakis desempenhou um papel importante na configuração do laboratório. A maioria dos estudos relatados na publicação atual foi realizada por Leila Balaghi como parte de seu doutorado.