Un equipo de investigación de la Universidad Case Western Reserve descubrió que los catalizadores de oro con forma de cubo, triángulo, u otras estructuras de orden superior hacen crecer nanocables aproximadamente dos veces más rápido y dos veces más largos en comparación con los alambres desarrollados con los catalizadores de forma esférica más típicos.

Este hallazgo podría resultar útil para otros científicos que están cultivando nanocables para construir sensores lo suficientemente rápido como para detectar cambios en los glóbulos rojos y blancos. Estos sensores, a su vez, podrían ayudar a identificar diversas formas de cáncer en el cuerpo. Los cables son tan pequeños, tan pequeños como uno-5, 000th del ancho de un cabello humano, también podrían usarse para construir la próxima generación de chips de computadora "invisibles".

Xuan Gao, profesor asistente de física, y R. Mohan Sankaran, profesor asociado de ingeniería química, describir su trabajo en el periódico, "Partículas de Au con control de forma para el crecimiento de nanocables InAs, "publicado en la revista Nano letras .

Su equipo de investigación incluyó a los estudiantes graduados de Case Western Reserve Pin Ann Lin y Dong Liang y a la estudiante de Hathaway Brown Upper School, Samantha Reeves.

Los investigadores probaron el crecimiento utilizando catalizadores esféricos y de forma preferencial en condiciones idénticas para descartar errores en las comparaciones.

Sugieren que el modelo ampliamente aceptado de vapor-líquido-sólido, o VLS, el crecimiento es incompleto, y que se necesitan más pruebas para comprender completamente el proceso.

He aquí por qué:los investigadores encontraron que los nanocables cultivados con el catalizador triangular tienen una capa mucho más gruesa del metal indio de lo que predice el modelo de crecimiento de nanocables VLS.

El hallazgo sugiere una correlación entre la concentración de indio y la mejora del crecimiento. El equipo hizo el descubrimiento cuando enviaron electrones a los nanocables para liberar rayos X de alta energía. un proceso llamado espectroscopia de rayos X de dispersión de energía. La magnitud de estas explosiones de energía se utilizó para determinar las propiedades químicas de los nanocables.

Para cultivar nanocables, los investigadores combinaron elementos como el indio y el arsénico, de las filas 4 y 5 de la tabla periódica de elementos. Los elementos de estas filas se unen a la partícula de oro para crear un semiconductor que no permite un gran flujo de corriente eléctrica ni evita en gran medida su flujo. A esto se le llama el "método de abajo hacia arriba" que Gao describe como realmente como "cultivar una planta a partir de una semilla".

Los nanocables también se pueden fabricar "de arriba hacia abajo" con cortes precisos en una gran pieza de material semiconductor, reduciéndolo a una pequeña estructura de cables.

La desventaja de esto, Sankaran explica:es que cortar cables de menos de unos 45 nm, que es el estándar actual en chips de computadora, "es imposible si usamos una máquina. Pero si hiciéramos crecer los cables a partir de compuestos químicos, podríamos hacerlos tan pequeños como 10 nm, lo que significa que podríamos colocar más cables en un espacio más pequeño para una mayor velocidad ".

Sin embargo, el método de abajo hacia arriba solo produce alambres en manojos a diferencia de las grandes estructuras entretejidas hechas con el método de corte de arriba hacia abajo. El desafío es combinar cables desarrollados químicamente de manera que funcionen en componentes electrónicos complejos, como chips de computadora o sensores de alta sensibilidad.

Tanto Gao como Sankaran describen sus esfuerzos de investigación como verdaderamente colaborativos. Sankaran fabrica catalizadores de diferentes formas para hacer crecer los nanocables, y Gao prueba las propiedades de estos cables y los conecta a posibles usos en el campo.

Este dúo planea continuar explorando la correlación entre la forma del catalizador y otras características estructurales de los cables para desarrollar aún más el modelo VLS, y acercarnos a la implementación de nanocables en nuevas tecnologías.