Un equipo de la Universidad de Nagoya en Japón ha desarrollado una nueva técnica para cultivar pequeños nanocables metálicos (NW) que se espera que se utilicen en la electrónica de próxima generación. Sus resultados indican una forma de producir en masa NW de metales puros, lo que hasta ahora ha limitado su uso. La nueva técnica promete aumentar la eficiencia en la fabricación de productos electrónicos, incluidos circuitos, LED y células solares. El estudio fue publicado ciencia
La producción en masa de NW ha sido un desafío debido a la dificultad de aumentar la producción manteniendo la calidad y la pureza. Los NW son tan pequeños que se forman transportando átomos, los componentes más pequeños de la materia, generalmente en fase gaseosa. Sin embargo, esto es difícil de hacer con los metales, lo que dificulta la producción de estos componentes críticos de la electrónica.
Para superar este problema, un equipo dirigido por Yasuhiro Kimura de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad de Nagoya utilizó la difusión atómica en una fase sólida mejorada por irradiación con haz de iones para producir NW de aluminio a partir de monocristales.
La difusión atómica es el proceso por el cual los átomos o moléculas se mueven de un área de mayor densidad a un área de menor densidad, al cambiar las condiciones de presión bajo calor. Utilizando haces de iones, se irradiaron granos de cristal dentro de la fina película de aluminio para hacer más gruesa la capa superficial. Esto provoca cambios en la distribución de tensiones, dirige el flujo nuclear y se utiliza como medio para entregar materia prima nuclear masiva para el crecimiento del noroeste en lugares específicos. En la práctica, cuando se aplicaba calor, había un flujo ascendente de átomos a través del gradiente desde los granos finos inferiores hasta la parte superior, aumentando así la masa de los NW.
“Aumentamos la densidad del aluminio NW de 2×105 NO por cm2 hasta 180×105 por cm cuadrado”, afirma Kimura. “Este logro allana el camino para métodos de cultivo de metal NW de abajo hacia arriba, que hasta ahora sólo se han cultivado por accidente y en pequeñas cantidades. En principio, esto podría extenderse también a otros metales”.
Se espera que los NW de aluminio resultantes se utilicen como nanocomponentes para dispositivos de detección y optoelectrónica debido a sus propiedades únicas, como una gran superficie, buenas propiedades mecánicas derivadas de monocristales y su resistencia a la oxidación natural.
“Obtuvimos un crecimiento masivo de NW metálicos similares a bosques utilizando sólo tres procesos clave: deposición de películas delgadas en una capa, irradiación con haces de iones y calentamiento”, explicó Kimura. “Nuestra técnica aborda la urgente necesidad de establecer métodos de producción en masa, particularmente en la producción de nanodispositivos de alto rendimiento como sensores de gas, biomarcadores y componentes optoelectrónicos”.