A medida que los nanocables semiconductores emergen como bloques de construcción indispensables para la electrónica de próxima generación, conversión de energía, y dispositivos fotónicos (es decir, paneles solares, láseres), comprender mejor cómo dirigir el crecimiento de los nanocables es vital, según los investigadores de Georgia Tech.

Muchos órdenes de magnitud más pequeños que los cables domésticos, Los nanocables se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales semiconductores, incluidos germanio y silicio.

Durante años, la síntesis de nanocables ha sido algo misteriosa, requiriendo que los científicos experimenten con la configuración del reactor, modulando la temperatura y la presión, para ver qué funcionaría mejor:un lento, arduo proceso de prueba y error. "Ha sido como cocinar algo en el horno sin poder mirar hacia adentro hasta que está listo horas después, "explica Michael Filler, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de Georgia Tech.

Sin embargo, un equipo que trabaja en el laboratorio de relleno ha obtenido una visión sin precedentes del proceso de crecimiento de nanocables mediante el uso de espectroscopía infrarroja en tiempo real. Encontraron que las especies de la superficie, específicamente átomos de hidrógeno y grupos metilo, decoran la superficie del nanoalambre y son esenciales para el crecimiento estable de nanocables hechos de germanio.

Según los hallazgos del estudio, sin la presencia de hidrógeno y metilo adsorbidos (o adheridos) a las paredes laterales de los nanocables, la gota de líquido que se asienta sobre el nanoalambre podría deslizarse, haciendo que cese el crecimiento. "Estas especies de la superficie, moléculas de hidrógeno y metilo, actuar como una capa de Rain-X, manteniendo la gota en su lugar, "Filler explica.

"Nuestro trabajo muestra que sin estos adsorbentes superficiales, el crecimiento no ocurre. Nadie sabía eso antes "dice Filler, cuyo equipo de investigación publicó sus hallazgos en un número reciente de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense . "Durante el tiempo que los científicos han estado usando este método de crecimiento, más de cinco décadas, no sabíamos que había algo presente en la superficie del alambre".

Ahora que la comunidad científica conoce este aspecto clave de la síntesis de nanocables, los investigadores podrán diseñar mejores procesos y precursores para coreografiar el crecimiento de nanocables, El relleno dice. A medida que se superan los obstáculos para la producción de nanocables, pueden fabricarse con mayor venta e incorporarse a productos comerciales.

"El conocimiento químico fundamental proporcionado en nuestro estudio promete avanzar en el diseño sintético racional de la estructura y función de los nanocables, "Dice el relleno.

Titulado "Observación directa de especies de superficie transitorias durante el crecimiento de nanocables Ge y su influencia en la estabilidad del crecimiento, "el estudio fue dirigido por Saujan V. Siveram (PhD 2015) quien colaboró ​​con Filler, Naechul Shin (PhD 2013), y Li-Wei Chou, ex investigador postdoctoral en Georgia Tech.

Filler dice que sus experimentos brindan información sobre y proponer posibles soluciones para, desafíos de larga data en la selección de materiales que catalizan el proceso de crecimiento de nanocables; la entrega de impurezas (por ejemplo, fósforo, boro) que influyen en la conducción eléctrica; y la formación de heteroestructuras en o dentro de nanocables, permitiendo mejores y posiblemente nuevas combinaciones de materiales.