Estas imágenes de microscopio electrónico de sección transversal muestran las facetas hexagonales y la calidad del cristal de un nanocable de tubo de pozo cuántico (izquierda), y concentración de electrones en sus esquinas. Un equipo de investigadores de la Universidad de Cincinnati ha descubierto una nueva estructura en un nanoalambre semiconductor con propiedades únicas. Crédito:Howard Jackson, la Universidad de Cincinnati
Hay grandes noticias en el mundo de las pequeñas cosas. Una nueva investigación dirigida por los profesores de física de la Universidad de Cincinnati, Howard Jackson y Leigh Smith, podría contribuir a mejorar las formas de aprovechar la energía solar. sensores de calidad del aire más eficaces o incluso medidas de seguridad más estrictas contra armas biológicas como el ántrax. Y todo comienza con algo que es 1, 000 veces más delgado que el cabello humano típico:un nanoalambre semiconductor.
Jackson de la UC, Herrero, la estudiante de doctorado recientemente graduada Melodie Fickenscher y la estudiante de doctorado en física Teng Shi, y varios colegas de EE. UU. y de todo el mundo han publicado recientemente el artículo de investigación "Optical, Investigaciones estructurales y numéricas de GaAs / AlGaAs Core-Multishell Nanowire Quantum Well Tubes "en Nano letras , una revista de primer nivel sobre nanociencia y nanotecnología publicada por la American Chemical Society. En el papel, el equipo informa que han descubierto una nueva estructura en un nanoalambre semiconductor con propiedades únicas.
"Este tipo de estructura en el sistema de arseniuro de galio / arseniuro de galio y aluminio no se había logrado antes, "Dice Jackson." Es nuevo en términos de dónde se encuentran los electrones y los huecos, y espacialmente es una nueva estructura ".
Ojos en el tamaño y los electrones arrinconados
Estas pequeñas estructuras podrían tener un gran efecto en una variedad de tecnologías. Los semiconductores están en el centro de la electrónica moderna. Ordenadores, Los televisores y los teléfonos móviles los tienen. Están hechos de la forma cristalina de elementos que tienen propiedades de conductividad eléctrica científicamente beneficiosas. Muchos semiconductores están hechos de silicio, pero en este caso están hechos de arseniuro de galio. Y aunque el uso generalizado de estos nanocables delgados en nuevos dispositivos podría estar a la vuelta de la esquina, la clave para hacer realidad ese resultado en los próximos años es lo que hay en la esquina.
Al usar una capa delgada llamada tubo de pozo cuántico y hacerla crecer, hasta aproximadamente 4 nanómetros de espesor, alrededor del núcleo del nanocable, Los investigadores encontraron que los electrones dentro del nanoalambre estaban distribuidos de una manera inusual en relación con las facetas del tubo hexagonal. Una mirada de cerca a las esquinas de las facetas del tubo reveló algo inesperado:una alta concentración de electrones y agujeros en el estado fundamental.
Teng Shi, izquierda, y Melodie Fickenscher, Universidad de Cincinnati, realizar un experimento con nanocables en el laboratorio como parte del proyecto de investigación de Howard Jackson. Crédito:Howard Jackson
"Tener las facetas realmente importa. Cambia el juego de pelota, "Dice Jackson." Ajustar el ancho del tubo del pozo cuántico le permite controlar la energía, lo que se habría esperado, pero además hemos descubierto que hay un estado fundamental altamente localizado en las esquinas que luego puede dar lugar a verdaderos nanocables cuánticos. "
Los nanocables que utiliza el equipo para su investigación se cultivan en la Universidad Nacional de Australia en Canberra. Australia:un socio en este proyecto que se extiende a distintas partes del mundo.
Afectando a la ciencia de lo pequeño a lo grande
El descubrimiento del equipo abre una nueva puerta para seguir estudiando la física fundamental de los nanocables semiconductores. En cuanto a conducir a avances en tecnología como las células fotovoltaicas, Jackson dice que es demasiado pronto para saberlo porque los nanocables cuánticos recién se están explorando. Pero en un mundo donde cientos de dólares en tecnología están empaquetados en un iPhone de 5 por 2,5 pulgadas, No es difícil ver lo pequeña pero poderosa que es la ciencia.
El equipo de la UC es uno de sólo media docena en los EE. UU. Que realizan investigaciones competitivas en el campo. Es una disciplina relativamente joven, también, Jackson dice, y uno que se mueve rápido. Para una ciencia tan innovadora, dice que es importante tener un esfuerzo de colaboración. El equipo incluye científicos de centros de investigación en el Medio Oeste, la costa oeste y todo Down Under:UC, Miami University of Ohio y Sandia National Laboratories en California aquí en los Estados Unidos; y la Universidad de Monash y la Universidad Nacional de Australia en Australia.
Los esfuerzos del equipo son otro ejemplo de cómo la UC no solo se destaca como líder en ciencia de primer nivel, sino también en dar forma al futuro de la disciplina proporcionando a sus estudiantes oportunidades educativas y de investigación de alta calidad.
"Estamos capacitando a estudiantes en técnicas de vanguardia con materiales de vanguardia haciendo física de vanguardia, "Dice Jackson." Al completar su educación aquí, están posicionados para salir y hacer sus propias contribuciones ".
