A nanomoldagem de nanofios topológicos pode acelerar a descoberta de novos materiais para aplicações como computação quântica, microeletrônica e catalisadores de energia limpa, de acordo com um artigo de coautoria de Judy Cha, professora de ciência e engenharia de materiais em Cornell.
Os materiais topológicos são valorizados por sua capacidade única de possuir propriedades diferentes em suas superfícies e bordas, e essas propriedades de superfície podem ser aprimoradas pela engenharia dos materiais em nanoescala. O desafio para os cientistas é que os métodos tradicionais de fabricação de nanofios são lentos e não oferecem um alto nível de precisão.

"Os teóricos previram que cerca de um quarto de todos os cristais inorgânicos conhecidos podem ser topológicos", disse Cha. “Estamos falando de dezenas de milhares de compostos, então o método convencional de fazer esses cristais é simplesmente incompatível em termos de triagem para procurar materiais topológicos de teste para aplicações específicas”.

Mas a nanomoldagem, na qual uma matéria-prima policristalina a granel é pressionada em um molde nanoestruturado a uma temperatura elevada para formar nanofios, pode fornecer uma solução. Escrevendo em Materiais APL , Cha e o associado de pós-doutorado Mehrdad Kiani explicam que a nanomoldagem oferece várias vantagens sobre os métodos de síntese existentes para materiais em nanoescala.

"Ao contrário dos métodos tradicionais de fabricação de cima para baixo e de baixo para cima, a nanomoldagem requer otimização mínima dos parâmetros experimentais e pode funcionar em uma ampla variedade de compostos topológicos, permitindo assim a fabricação de nanofios topológicos de alto rendimento. Os nanofios fabricados são monocristalinos e livres de defeitos e pode ter altas proporções superiores a 1.000", escrevem Cha e Kiani.

A nanomoldagem já havia sido usada para sistemas de materiais metálicos, mas Cha e seu grupo de pesquisa são um dos primeiros a expandir sua aplicação para materiais topológicos. E embora, em princípio, a nanomoldagem forneça todas as características desejadas em um nanofio topológico, exatamente como e por que o método é tão bem-sucedido ainda não é totalmente compreendido – uma lacuna de conhecimento que o Cha Group está trabalhando para preencher.

Os projetos de pesquisa atuais do Cha Group incluem a medição das propriedades elétricas de nanofios topológicos nanomoldados para comparação com nanofios produzidos com outras técnicas e o estudo da difusão atômica e movimentos mecânicos dos átomos durante o processo de moldagem. Cha também está recebendo colaboradores interessados ​​em versões de nanofios de compostos que estão pesquisando.

A pesquisa também foi apresentada no AIP Scilight . + Explorar mais

Nanofabricação usando nanomoldagem termomecânica