Los nanocables semiconductores de nitruro de galio son muy prometedores en la próxima generación de sistemas nano y optoelectrónicos. Recientemente, Los investigadores de la Escuela de Ingeniería McCormick han encontrado nuevas propiedades piezoeléctricas de los nanocables que podrían hacerlos más útiles en nanodispositivos autoamplificados.

Solo 100 nanómetros de diámetro, Los nanocables a menudo se consideran unidimensionales. Pero los investigadores de la Universidad Northwestern han informado recientemente que los nanocables de nitruro de galio individuales muestran una fuerte piezoelectricidad, un tipo de generación de carga causada por el estrés mecánico, en tres dimensiones.

Los resultados, dirigido por Horacio Espinosa, James N. y Nancy J. Farley Profesores de Fabricación y Emprendimiento en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick, fueron publicados en línea el 22 de diciembre en Nano letras .

El nitruro de galio (GaN) es uno de los materiales semiconductores más relevantes tecnológicamente y es omnipresente hoy en día en elementos optoelectrónicos como los láseres azules (de ahí el disco de rayos azules) y los diodos emisores de luz (LED). Más recientemente, Se demostró que los nanogeneradores basados ​​en nanocables de GaN son capaces de convertir energía mecánica (como el movimiento biomecánico) en energía eléctrica.

"Aunque los nanocables son nanoestructuras unidimensionales, algunas propiedades, como la piezoelectricidad, la forma lineal del acoplamiento electromecánico - son de naturaleza tridimensional, ", Dijo Espinosa." Pensamos que estos nanocables deberían mostrar piezoelectricidad en 3D, y destinado a obtener todas las constantes piezoeléctricas para nanocables individuales, similar al material a granel ".

Los hallazgos revelaron que los nanocables de GaN individuales tan pequeños como 60 nanómetros muestran un comportamiento piezoeléctrico en 3D hasta seis veces mayor que su contraparte a granel. Dado que la carga generada escala linealmente con constantes piezoeléctricas, este hallazgo implica que los nanocables son hasta seis veces más eficientes en la conversión de energía mecánica en eléctrica.

Para obtener las medidas, los investigadores aplicaron un campo eléctrico en diferentes direcciones en un solo nanocable y midieron pequeños desplazamientos, a menudo en un rango de pico-metro (10-12 m). El grupo ideó un método basado en microscopía de sonda de barrido que aprovecha la capacidad de medición de desplazamiento de alta precisión de un microscopio de fuerza atómica.

"Las mediciones fueron muy desafiantes, dado que necesitábamos medir con precisión los desplazamientos 100 veces más pequeños que el tamaño del átomo de hidrógeno, "dijo Majid Minary, becario postdoctoral y autor principal del estudio.

Estos resultados son emocionantes, especialmente considerando la reciente demostración de nanogeneradores basados ​​en nanocables de GaN, para alimentar nanodispositivos autoamplificados.