Para muchos, El óxido de zinc evoca imágenes de rayas brillantes en las narices de los salvavidas. Pero para los investigadores de la Facultad de Artes y Ciencias de Concordia, El ZnO es un compuesto interesante con importantes propiedades ópticas y eléctricas.

Para un estudio publicado recientemente en Materiales y Diseño , Los físicos de Concordia, Amir Hassanpour y Pablo Bianucci, se unieron a los químicos Nicoleta Bogdan y John Capobianco para examinar más de cerca este material común que se puede utilizar de muchas formas diferentes.

A través de su investigación, desarrollaron un método rentable para cultivar ZnO utilizando un enfoque que algún día podría conducir a nuevos diseños de células solares.

"El óxido de zinc es el ingrediente principal en muchas cremas que tratan la dermatitis del pañal y se usa comúnmente como ingrediente en protectores solares, "dice Bianucci, profesor asistente en el Departamento de Física de Concordia y autor principal del estudio.

"También es económico, biocompatible y fácil de hacer ".

A nivel microscópico, El ZnO existe típicamente como una especie de bosque de "árboles" microscópicos llamados nanobarras que son útiles para aplicaciones de cremas para la piel. Pero los dispositivos como los sensores de gas también pueden hacer uso de ZnO cuando las nanovarillas están dispuestas en patrones específicos. Tradicionalmente, esos patrones han sido difíciles y costosos de producir. Pero el equipo de investigación de Concordia ha desarrollado un nuevo método.

"Es fácil cultivar óxido de zinc como un bosque de nanobarras colocadas al azar, donde cada uno tiene un diámetro entre 100 y 1000 veces más pequeño que un cabello humano. Pero no es fácil decirle a las nanovarillas dónde se supone que deben crecer para que podamos obtener los patrones necesarios para crear elementos complejos como sensores de gas, "Explica Bianucci.

"Si podemos cultivar las nanovarillas cómo y dónde las queremos, podemos crear estructuras especiales llamadas 'cristales fotónicos' que atrapan la luz. Esto conduciría al desarrollo de láseres ultravioleta eficientes, o sensores de gas ópticos sensibles que cambiarían de color cuando un determinado gas está presente ".

El equipo de investigación ha desarrollado un proceso para hacer nanobarras muy pequeñas con un diámetro de menos de 100 nanómetros que se pueden separar con precisión. con aproximadamente 500 nanómetros entre varillas vecinas.

"Nuestro estudio demuestra que la calidad del material de estas nanovarillas es la misma que la de las que crecen en bosques densos. Además, podemos reproducir este proceso en materiales económicos como el vidrio, "dice Hassanpour, autor principal del estudio y candidato a doctorado en física.

Esto muestra que las nanovarillas cultivadas en posiciones predeterminadas tienen las mismas propiedades que las que se cultivan al azar, permitiendo a los investigadores fabricar patrones específicos para diferentes aplicaciones. El proceso reduce significativamente el costo de fabricación de algunos dispositivos avanzados, como pequeño, Sensores de gas asequibles que funcionan con más precisión que los convencionales.

Hassanpour espera que este método algún día, con desarrollo adicional, utilizarse para fabricar láseres que consuman muy poca energía, y quizás incluso conducir a nuevos diseños de células solares.