(PhysOrg.com) - La soldadura utiliza calor para unir piezas de metal en todo, desde circuitos hasta rascacielos. Pero los investigadores de la Universidad de Rice han encontrado una manera de combatir el calor en la nanoescala.

Jun Lou, un profesor asistente en ingeniería mecánica y ciencia de los materiales, y su grupo han descubierto que los alambres de oro de entre tres mil millonésimas y diez mil millonésimas de metro de ancho se sueldan entre sí muy bien, sin calor.

Informan en la edición en línea de hoy de la revista. Nanotecnología de la naturaleza que los nanocables de oro limpios con estructuras atómicas idénticas se fusionarán en un solo cable que no pierde ninguna de sus propiedades eléctricas y mecánicas. El proceso funciona igual de bien con nanocables de plata, que se unen entre sí o con el oro.

Este proceso de soldadura en frío se ha observado a escala macro durante décadas, Dijo Lou. Limpio, Se pueden fabricar piezas planas de metales similares para que se unan a alta presión y al vacío. Pero solo Lou y sus colegas han visto el proceso ocurrir en la nanoescala, bajo un microscopio electrónico.

Como sucede tan a menudo en la investigación básica, eso no es lo que estaban buscando en absoluto. Yang Lu, estudiante de posgrado de Lou y Rice, con colaboradores en Sandia National Laboratories y Brown University, estaban tratando de determinar la resistencia a la tracción de los nanocables de oro conectando un extremo de un cable a una sonda en un microscopio electrónico de transmisión (TEM) y el otro a un pequeño resorte en voladizo llamado sonda de microscopía de fuerza atómica (AFM).

Separar el cable le dio al equipo una medida de su fuerza. Lo que no esperaban ver era que el alambre roto se remendaba cuando sus extremos o lados se tocaban. Las mediciones mostraron que el cable reconectado era tan fuerte como antes.

"Antes de que puedas estirar algo, necesitas sujetarlo bien, "dijo Lou, que recibió una subvención del Programa de Investigación para Jóvenes Investigadores de la Oficina de Investigación Patrocinada de la Fuerza Aérea el año pasado. "Durante el proceso de manipulación, observamos este tipo de comportamiento de soldadura todo el tiempo.

"Inicialmente, no le prestamos atención porque no parecía significativo. Pero después de investigar un poco sobre el terreno, Me di cuenta de que descubrimos algo que puede ser útil ".

En prueba, Lou descubrió que los nanocables se podían romper y soldar muchas veces. Los cables reparados nunca se volvieron a romper en el mismo lugar; esto da fe de la fuerza del nuevo vínculo.

Las propiedades eléctricas del cable tampoco parecían verse afectadas por roturas y soldaduras repetidas. "Rompíamos un cable y lo volvíamos a soldar 11 veces y verificamos las propiedades eléctricas cada vez. Todos los números estaban muy cerca, " él dijo.

Las claves para una soldadura exitosa son la estructura monocristalina del nanoalambre y la orientación coincidente. "Hay muchos átomos en la superficie, muy activo, que participan en la difusión a nanoescala, "Lou dijo." Probamos oro y plata, y se sueldan de la misma manera siempre que satisfaga el requisito de orientación cristalina ".

Lou cree que el descubrimiento abre nuevos caminos para los investigadores que estudian la electrónica a escala molecular. Dijo que los equipos de Harvard y Northwestern están trabajando en formas de modelar matrices de nanocables, e incorporar soldadura en frío podría simplificar sus procesos. "Si está construyendo dispositivos electrónicos de alta densidad, este tipo de fenómenos será muy útil, " él dijo, teniendo en cuenta que las soldaduras inducidas por calor en la nanoescala corren el riesgo de dañar la resistencia o la conductividad de los materiales.

Lou dijo que el descubrimiento ha causado revuelo entre los pocos que le han contado. "Diferentes personas ven diferentes aspectos:los ingenieros eléctricos ven el lado de la aplicación. La gente de la teoría ve algo de física interesante detrás de este comportamiento. Esperamos que este artículo fomente un estudio más fundamental".

Los coautores del artículo incluyen a Jian Yu Huang, científico del Centro de Nanotecnologías Integradas de Sandia National Laboratories; y el profesor Shouheng Sun y el ex estudiante de posgrado Chao Wang de la Universidad de Brown.