Los nanocables de silicio están atrayendo una atención significativa de la industria de la electrónica debido al impulso de dispositivos electrónicos cada vez más pequeños, desde teléfonos celulares hasta computadoras. El funcionamiento de estos futuros dispositivos, y una amplia gama de aplicaciones adicionales, Dependerá de las propiedades mecánicas de estos nanocables. Una nueva investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte muestra que los nanocables de silicio son mucho más resistentes que sus contrapartes más grandes, un hallazgo que podría allanar el camino para nanoelectrónica más resistente, nanosensores, diodos emisores de luz y otras aplicaciones.

No es de extrañar que las propiedades mecánicas de los nanocables de silicio sean diferentes de las de los materiales de silicio "a granel" o de tamaño regular. porque a medida que disminuye el diámetro de los alambres, hay una relación superficie-volumen cada vez mayor. Desafortunadamente, Los resultados experimentales reportados en la literatura sobre las propiedades de los nanocables de silicio han reportado resultados contradictorios. Entonces, los investigadores de NC State se propusieron cuantificar las propiedades elásticas y de fractura del material.

"La industria principal de semiconductores se basa en silicio, "dice el Dr. Yong Zhu, profesor asistente de ingeniería mecánica en NC State e investigador principal de este proyecto. "Estos cables son los componentes básicos de la nanoelectrónica del futuro". Para este estudio, Los investigadores se propusieron determinar cuánto abuso pueden soportar estos nanocables de silicio. ¿Cómo se deforman, es decir, cuánto se puede estirar o deformar el material antes de que se rompa? ¿Y cuánta fuerza pueden soportar antes de fracturarse o agrietarse? Los investigadores se centraron en nanocables fabricados mediante el proceso de síntesis vapor-líquido-sólido, que es una forma común de producir nanocables de silicio.

Zhu y su equipo midieron las propiedades de los nanocables utilizando pruebas de tracción in situ dentro de la microscopía electrónica de barrido. Se utilizó un nanomanipulador como actuador y un micro voladizo como sensor de carga. "Nuestro método experimental es directo pero simple, "dice Qingquan Qin, un doctorado estudiante de NC State y coautor del artículo. "Este método ofrece una observación en tiempo real de la deformación y fractura de los nanocables, al mismo tiempo que proporciona datos cuantitativos de tensión y deformación. El método es muy eficiente, por lo que se puede analizar una gran cantidad de muestras en un período de tiempo razonable ".

Como resulta, Los nanocables de silicio se deforman de una manera muy diferente al silicio a granel. "El silicio a granel es muy frágil y tiene una deformabilidad limitada, lo que significa que no se puede estirar o deformar mucho sin romperse ", dice Feng Xu, un doctorado estudiante en el estado de Carolina del Norte y coautor del artículo, "Pero los nanocables de silicio son más resistentes, y puede soportar una deformación mucho mayor. Otras propiedades de los nanocables de silicio incluyen el aumento de la resistencia a la fractura y la disminución del módulo de elasticidad a medida que el nanoalambre se hace cada vez más pequeño ".

El hecho de que los nanocables de silicio tengan más deformabilidad y resistencia es un gran problema. "Estas propiedades son esenciales para el diseño y la confiabilidad de nuevos nanodispositivos de silicio, "Dice Zhu." La información obtenida de este estudio no solo avanza la comprensión fundamental sobre los efectos del tamaño en las propiedades mecánicas de las nanoestructuras, pero también ofrece a los diseñadores más opciones para diseñar nanodispositivos que van desde nanosensores hasta nanoelectrónica y células solares nanoestructuradas ".

Más información: El estudio, "Propiedades mecánicas de los nanocables de silicio sintetizados vapor-líquido-sólido, "fue coautor de Zhu, Xu, Qin, Wei Lu, investigador de la Universidad de Michigan (UM) y Ph.D. de la UM. estudiante Wayne Fung. El estudio aparece en la edición del 11 de noviembre de Nano letras .

Fuente:Universidad Estatal de Carolina del Norte (noticias:web)