Imagen de alta resolución de la estructura cristalina de un nanoalambre InAs fotografiado con un microscopio electrónico. La distancia más pequeña entre los átomos de indio y arsénico que se ven en la imagen (ilustrada con verde y gris), es 15 millonésimas de milímetro. El nanoalambre crece en la dirección de la flecha. Durante el crecimiento, la estructura cristalina del nanoalambre cambia de hexagonal (WZ) a cúbica (ZB). De la orientación del cristal que se ve en la imagen, la estructura hexagonal se caracteriza por la dirección de los átomos de indio a arsénico cambia de capa a capa, mientras que la dirección de la estructura cúbica es siempre la misma.
Los nuevos conocimientos sobre por qué y cómo los nanocables adoptan la forma que tienen tendrán profundas implicaciones para el desarrollo de los componentes electrónicos del futuro. El estudiante de doctorado Peter Krogstrup del Centro de Nanociencia del Instituto Niels Bohr, La Universidad de Copenhague está detrás del sensacional nuevo modelo teórico, que se desarrolla en colaboración con investigadores del CINAM-CNRS en Marsella. Los resultados se han publicado en la revista científica, Cartas de revisión física .
Uno de los componentes más importantes de los dispositivos electrónicos futuros probablemente estará basado en nanocristales, que son más pequeños que la longitud de onda de la luz que nuestros ojos pueden detectar. Nanocables, que son alambres de nanocristales extremadamente delgados, se prevé que tengan un papel predominante en estas tecnologías debido a sus propiedades eléctricas y ópticas únicas. Investigadores de todo el mundo han estado trabajando durante años para mejorar las propiedades de estos nanocables.
Con su investigación, Peter Krogstrup, estudiante de doctorado en el Instituto Niels Bohr, La Universidad de Copenhague ha sentado las bases para una mayor comprensión de los nanocables. Con eso viene el potencial para mejorar su desempeño, lo que acercará la investigación a su aplicación en el desarrollo de células solares y ordenadores. En la última edición de Physical Review Letters, describe cómo, bajo ciertas condiciones, Los nanocables forman una estructura cristalina que realmente no debería ser posible, visto desde una perspectiva energética.
“Los cristales siempre intentarán tomar la forma en la que su energía interna sea lo menor posible. Es una ley básica de la física y según ella estos nanocables deben tener una estructura cristalina cúbica, pero casi siempre vemos que gran parte de la estructura es hexagonal ", explica Peter Krogstrup, que ha estado trabajando con la teoría en los últimos años.
La forma de las partículas de catalizador es la clave
Para explicar por qué y cuándo estos cristales se vuelven hexagonales, Peter Krogstrup tiene, como parte de su tesis doctoral, examinó la forma de la partícula de catalizador (una pequeña nanogotita), que controla el crecimiento de los nanocables. Parece que la forma de la gota depende de la cantidad de átomos del grupo 3 en el sistema periódico, que constituyen la mitad de los átomos del cristal de nanocables. La otra mitad, átomos del grupo 5 en el sistema periódico, son absorbidos por la gota y, por lo tanto, los átomos se organizan en una red, y el cristal de nanocables crecerá.
"Hemos demostrado que es la forma de la gota, lo que determina qué tipo de estructura cristalina obtienen los nanocables y con este conocimiento será más fácil mejorar las propiedades de los nanocables ", explica Peter Krogstrup y continúa:
"La estructura cristalina tiene una enorme influencia en las propiedades eléctricas y ópticas de los nanocables y, por lo general, querría que tuvieran una determinada estructura". ya sea cúbica o hexagonal. Cuanto mejores nanocables podamos fabricar, mejores componentes electrónicos podremos fabricar en beneficio de todos ", dice Peter Krogstrup, cuya investigación se realiza en colaboración con la firma SunFlake A / S, que se encuentra en el Nano-Science Center del Niels Bohr Institute, Universidad de Copenhague. La empresa está trabajando para desarrollar las células solares del futuro basadas en nanocables.
