(PhysOrg.com) - Los nanocables se pueden cultivar de muchas formas, pero uno de los procesos de crecimiento menos comprendidos es el crecimiento de vapor-líquido-sólido (VLS). En VLS, un vapor se adsorbe en una gota de líquido, y la gota transporta el vapor y lo deposita como un cristal en una interfaz líquido-sólido. A medida que el proceso se repite, un nanoalambre se construye cristal a cristal. Una ventaja del proceso VLS es que permite a los científicos controlar el crecimiento del nanoalambre en términos de tamaño, forma, orientación, y composición, aunque esto requiere comprender los mecanismos de crecimiento a escala atómica. En un nuevo estudio, Los científicos han investigado los pasos involucrados en el crecimiento de VLS, y han observado un nuevo comportamiento oscilatorio que podría conducir a un crecimiento de nanocables mejor controlado.

Los investigadores, Sang Ho Oh de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang en Pohang, Corea, y coautores de EE. UU., Israel, y Alemania han publicado su estudio sobre el proceso VLS en un número reciente de Ciencias . Usando un microscopio electrónico de transmisión de alta resolución, Los investigadores observaron que el crecimiento VLS de los nanocables de zafiro se produce capa por capa debido a reacciones oscilatorias que suministran el oxígeno necesario para las nuevas capas.

“El resultado más interesante y novedoso de nuestro estudio es que observamos uno de los mecanismos de crecimiento más desconcertantes del nanoalambre a escala atómica en tiempo real, que generalmente ocurre a través de una interacción trifásica a altas temperaturas, Oh, le dijo a PhysOrg.com. "Observar el proceso de crecimiento a escala atómica reveló que la vía cinética para el crecimiento de VLS es más complicada de lo que podríamos pensar e incluso difícil de imaginar a partir de posibles combinaciones sin observación".

En su demostración, Los investigadores formaron gotas de aluminio líquido calentando un cristal de óxido de aluminio e irradiándolo con un haz de electrones enfocado. Debido a que el aluminio líquido es inestable, impulsa el crecimiento de VLS a medida que interactúa con el oxígeno circundante y se convierte en cristales de óxido de aluminio estables para construir el nanoalambre.

Una de las observaciones más interesantes que hicieron los científicos es que la interfaz líquido-sólido en la que se forma el nanoalambre no es completamente recta. En lugar de, esta interfaz cambia debido a la formación de facetas, en el que se “corta” una esquina de la interfaz mientras crece el nanoalambre. Estas facetas oscilan en tamaño desde unos pocos nanómetros hasta un punto a medida que reciben más oxígeno. Sucesivamente, las facetas oscilantes suministran oxígeno para la nueva construcción del nanoalambre, promover el crecimiento.

Estas observaciones explican por qué el crecimiento de nanocables VLS no es continuo; las facetas oscilantes proporcionan el oxígeno necesario para el crecimiento de los nanocables, mientras que el tamaño de las facetas en sí se ve afectado por el oxígeno cercano. La nueva comprensión de este proceso podría permitir a los investigadores controlar mejor el crecimiento de nanocables compuestos de materiales funcionales como semiconductores, óxidos, y nitruros.

“Esto puede traer implicaciones importantes para los productores de nanocables para ayudarlos a comprender y evitar las morfologías oscilatorias no deseadas de los nanocables, que aparecen como facetas de la pared lateral, modulación del diámetro y la desviación en la dirección de crecimiento, Oh, explicó. “Cuando este resultado llega a los físicos que quieren calcular y / o simular el proceso de crecimiento basado en la termodinámica, les hará repensar el efecto de la tensión superficial, ordenamiento de líquidos y anisotropía cristalina en el crecimiento de VLS, que no se ha considerado seriamente antes ".

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