En esta época del año no es difícil imaginar el mundo enterrado bajo un suave manto de nieve. Una mesa de picnic en un césped plano eventualmente se desvanece a medida que se acumulan billones de copos de nieve a su alrededor, una lámina cristalina que oscurece los picos y valles normalmente visibles de nuestro mundo veraniego.

Así es básicamente como los científicos entienden la teoría clásica del crecimiento cristalino. Los escalones de altura desaparecen gradualmente a medida que los átomos de un material determinado, ya sea nieve, cobre o aluminio, se acumulan en una superficie y luego caen a alturas más bajas para llenar los huecos. El único problema con esta teoría es que se desmorona totalmente cuando se aplica a situaciones extremadamente pequeñas, es decir, la nanoescala.

Hanchen Huang, profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial, ha pasado los últimos 10 años revisando la teoría clásica del crecimiento de cristales que explica sus observaciones de los cristales de nanovarillas. Su trabajo ha ganado el apoyo continuo de los EE. UU., Programa Básico de Ciencias de la Energía del Departamento de Energía.

Las nanovarillas son fibras minúsculas que crecen perpendiculares a un sustrato, cada uno alrededor de 100, 000 veces más delgado que un cabello humano. Pasos de superficie, o las variaciones menores en el paisaje vertical de ese sustrato, determinar cómo crecerán las varillas.

"Incluso si algunos escalones de la superficie están más cerca y otros más separados al principio, con el tiempo, la teoría clásica predice que se igualarán más, ", Dijo Huang." Pero encontramos que la teoría clásica omitió un mecanismo de retroalimentación positiva ".

Este mecanismo, él explicó, hace que los pasos se "agrupen, "lo que dificulta que los átomos caigan de un escalón más alto a uno más bajo. en lugar de rellenar los huecos de altura de una superficie variable, los átomos en un cristal de nanobarra se localizan en los niveles más altos.

"La región más alta se vuelve más alta, "Dijo Huang." Es como, si alguna vez juegas baloncesto, sabes que los tipos más altos obtendrán más rebotes ". Eso es básicamente lo que sucede con el crecimiento de nanobarras.

La teoría de Huang, que fue publicado en la revista Cartas de revisión física este año, representa la primera vez que alguien ha proporcionado un marco teórico para comprender el crecimiento de nanocristales. "Se ha gastado mucho dinero en las últimas décadas en nanociencia y nanotecnología, ", Dijo Huang." Pero solo podemos convertir eso en aplicaciones del mundo real si entendemos la ciencia ".

En efecto, su contribución a la comprensión de la ciencia le permitió a él y a sus colegas predecir el tamaño más pequeño posible para las nanovarillas de cobre y luego sintetizarlas con éxito. No solo son las nanovarillas más pequeñas jamás producidas, pero con la teoría de Huang, puede decir con seguridad que son las nanovarillas más pequeñas posibles utilizando la deposición física de vapor.

El material tiene importantes implicaciones para aplicaciones comerciales, incluyendo una especie de pegamento metálico que puede fusionar dos piezas de metal a temperatura ambiente, en ambiente ambiental, y con muy poca presión de entrada. Esta tecnología puede permitir la soldadura ambiental sin la necesidad de plomo venenoso, y, por lo tanto, podría ser extremadamente valioso para la industria de los semiconductores, que impregna la sociedad a través del uso omnipresente de dispositivos de mano y otros dispositivos informáticos.