Mientras perfeccionaba su novedoso método para fabricar cables a nanoescala, Los químicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología descubrieron una ventaja inesperada:una nueva forma de crear nanocables que producen luz similar a la de los diodos emisores de luz (LED). Es posible que algún día estos "nano-LED" tengan sus capacidades de emisión de luz puestas a trabajar sirviendo dispositivos en miniatura como nanogeneradores o sistemas de laboratorio en un chip.

Los nanocables generalmente se "cultivan" mediante la deposición controlada de moléculas:óxido de zinc, por ejemplo, de un gas a un material base, un proceso llamado deposición química de vapor (CVD). La mayoría de las técnicas de CVD forman nanocables que se elevan verticalmente desde la superficie como cerdas de cepillo. Debido a que el cable solo entra en contacto con el sustrato en un extremo, tiende a no compartir características con el material del sustrato, un rasgo menos que preferido porque la composición exacta del nanoalambre será difícil de definir. El crecimiento vertical también produce un denso bosque de nanocables, lo que dificulta encontrar y reposicionar cables individuales de calidad superior.

Para remediar estas deficiencias, Los químicos del NIST Babak Nikoobakht y Andrew Herzing desarrollaron un método "dirigido a la superficie" para hacer crecer nanocables horizontalmente a través del sustrato (ver www.physorg.com/news112625999.html).

Como muchos métodos de ECV de crecimiento vertical, la técnica de fabricación del NIST utiliza oro como catalizador para la formación de cristales. La diferencia es que el oro depositado en el método NIST se calienta a 900 grados Celsius (1, 652 grados Fahrenheit), convirtiéndolo en una nanopartícula que sirve como lugar de crecimiento y medio para la cristalización de moléculas de óxido de zinc. A medida que crece el nanocristal de óxido de zinc, empuja la nanopartícula de oro a lo largo de la superficie del sustrato (en este experimento, nitruro de galio) para formar un nanoalambre que crece horizontalmente a través del sustrato y, por lo tanto, exhibe propiedades fuertemente influenciadas por su material base.

En un trabajo reciente publicado en ACS Nano , Nikoobakht y Herzing aumentaron el grosor de la nanopartícula del catalizador de oro de menos de 8 nanómetros a aproximadamente 20 nanómetros. El cambio resultó en nanocables que desarrollaron una estructura secundaria, una "aleta dorsal" similar a un tiburón (denominada "nanopared") donde la porción de óxido de zinc es rica en electrones y la porción de nitruro de galio es pobre en electrones. La interfaz entre estos dos materiales, conocida como heterounión p-n, permite que los electrones fluyan a través de ella cuando la combinación de nanocables y nanocables se cargó con electricidad. Sucesivamente, el movimiento de los electrones produjo luz y llevó a los investigadores a llamarlo "nano LED".

A diferencia de las técnicas anteriores para producir heterouniones, El método de fabricación "dirigido a la superficie" del NIST facilita la localización de heterouniones individuales en la superficie. Esta característica es especialmente útil cuando se debe agrupar un gran número de heterouniones en una matriz para que puedan cargarse eléctricamente como una unidad emisora ​​de luz.

El examen con microscopio electrónico de transmisión (TEM) de los nanocables y nanocables de óxido de zinc-nitruro de galio reveló pocos defectos estructurales en los nanocables y heterouniones p-n muy distintas en los nanocables. ambas afirmaciones de la eficacia del método de fabricación "dirigido a la superficie" del NIST.

Nikoobakht y Herzing esperan mejorar los nano LED en experimentos futuros utilizando mejores diseños de geometría y materiales, y luego aplicarlos en el desarrollo de fuentes de luz y detectores útiles en dispositivos fotónicos o plataformas de laboratorio en un chip.