(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri han desarrollado lo que ellos llaman "un Método de un solo paso "para hacer crecer nanocables de germanio a partir de una solución acuosa. Su proceso podría hacer más factible el uso de germanio en baterías de iones de litio.

Los investigadores de Missouri S&T describen su método en "Nanocables de germanio electrodepositados, "un artículo publicado hoy (jueves, 28 de agosto 2014) en el sitio web de la revista. ACS Nano . Su enfoque de un solo paso podría conducir a una forma menos costosa de cultivar nanocables de germanio.

Como material semiconductor, el germanio es superior al silicio, dice el Dr. Jay A. Switzer, Donald L. Castleman / Foundation for Chemical Research Profesor de Discover en Missouri S&T. El germanio incluso se utilizó en los primeros transistores. Pero es más costoso procesarlo para un uso generalizado en baterías, células solares, transistores y otras aplicaciones, dice Switzer, quién es el investigador principal del proyecto.

Switzer y su equipo han tenido éxito en el cultivo de otros materiales a escala nanométrica mediante electrodeposición, un proceso que Switzer compara con "cultivar cristales de caramelo de roca en una cuerda". Por ejemplo, en un 2009 Química de Materiales papel, Switzer y su equipo informaron que habían cultivado "nanoperas" de óxido de zinc, cada una cientos de veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano, en una oblea de silicio monocristalino colocada en un vaso de precipitados lleno de una solución alcalina saturada con iones de zinc.

Pero cultivar germanio a nivel nano no es tan simple. De hecho, la electrodeposición en una solución acuosa como la que se utiliza para hacer crecer las nanopartículas de óxido de zinc "no es termodinámicamente factible, "Switzer y su equipo explican en su documento ACS Nano, "Nanocables de germanio electrodepositados".

Entonces, los investigadores de ciencia y tecnología de Missouri adoptaron un enfoque diferente. Modificaron un proceso de electrodeposición que se encontró para producir nanocables de germanio utilizando electrodos de metal líquido. Ese proceso, desarrollado por investigadores de la Universidad de Michigan dirigidos por el Dr. Stephen Maldonado y conocido como el proceso electroquímico líquido-líquido-sólido (ec-LLS), Implica el uso de un líquido metálico que realiza dos funciones:Actúa como electrodo para provocar la electrodeposición y como disolvente para recristalizar las nanopartículas.

Switzer y su equipo aplicaron el proceso ec-LLS reduciendo electroquímicamente el óxido de indio-estaño (ITO) para producir nanopartículas de indio en una solución que contiene dióxido de germanio, o Ge (IV). "La nanopartícula de indio en contacto con el ITO actúa como electrodo para la reducción de Ge (IV) y también disuelve el Ge reducido en la partícula, "informa el equipo de ciencia y tecnología de Missouri en el ACS Nano papel. Entonces, el germanio "comienza a cristalizar fuera de la nanopartícula, lo que permite el crecimiento del nanoalambre".

Los investigadores de Missouri S&T probaron el efecto de la temperatura para la electrodeposición haciendo crecer los nanocables de germanio a temperatura ambiente y a 95 grados Celsius (203 grados Fahrenheit). No encontraron diferencias significativas en la calidad de los nanocables, aunque los nanocables cultivados a temperatura ambiente tenían diámetros más pequeños. Switzer cree que la capacidad de producir los nanocables a temperatura ambiente mediante este proceso de un solo paso podría conducir a una forma menos costosa de producir el material.

"La alta conductividad (de los nanocables de germanio) los hace ideales para aplicaciones de baterías de iones de litio, "Dice Switzer.