Nanocables de telururo de estaño nanomoldeados en un molde de óxido de aluminio anódico. Crédito:N. Liu, Y. Xie, G. Liu, S. Sohn, A. Raj, G. Han, B. Wu, J. J. Cha, Z. Liu y J. Schroers, Phys. Rev. Lett. 124, 036102 (2020); M. T. Kiani, J. J. Cha, APL Materials 10, 080904 (2022).
El nanomoldeo de nanocables topológicos podría acelerar el descubrimiento de nuevos materiales para aplicaciones como la computación cuántica, la microelectrónica y los catalizadores de energía limpia, según un artículo del que es coautora Judy Cha, profesora de ciencia e ingeniería de materiales en Cornell.
Los materiales topológicos se valoran por su capacidad única de poseer diferentes propiedades en sus superficies y bordes, y estas propiedades superficiales se pueden mejorar mediante la ingeniería de materiales a nanoescala. El desafío para los científicos es que los métodos tradicionales de fabricación de nanocables son lentos y no ofrecen un alto nivel de precisión.
"Los teóricos han predicho que alrededor de una cuarta parte de todos los cristales inorgánicos conocidos pueden ser topológicos", dijo Cha. "Estamos hablando de decenas de miles de compuestos, por lo que el método convencional de hacer estos cristales es simplemente incompatible en términos de selección para buscar materiales topológicos de prueba para aplicaciones específicas".
Pero el nanomoldeo, en el que una materia prima policristalina a granel se presiona en un molde nanoestructurado a una temperatura elevada para formar nanocables, podría proporcionar una solución. Escribir en Materiales APL , Cha y el asociado postdoctoral Mehrdad Kiani explican que el nanomoldeo ofrece varias ventajas sobre los métodos de síntesis existentes para materiales a nanoescala.
"A diferencia de los métodos de fabricación tradicionales de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, el nanomoldeo requiere una optimización mínima de los parámetros experimentales y puede funcionar en una amplia variedad de compuestos topológicos, lo que permite la fabricación de alto rendimiento de nanocables topológicos. Los nanocables fabricados son monocristalinos y libres de defectos. y puede tener relaciones de aspecto altas superiores a 1000", escriben Cha y Kiani.
El nanomoldeo se había utilizado anteriormente para sistemas de materiales metálicos, pero Cha y su grupo de investigación son uno de los primeros en expandir su aplicación a materiales topológicos. Y aunque, en principio, el nanomoldeo ofrece todas las características deseadas en un nanocable topológico, aún no se comprende completamente cómo y por qué el método tiene tanto éxito, una brecha de conocimiento que Cha Group está trabajando para llenar.
Los proyectos de investigación actuales en Cha Group incluyen la medición de las propiedades eléctricas de los nanocables topológicos nanomoldeados para compararlos con los nanocables producidos con otras técnicas, y el estudio de la difusión atómica y los movimientos mecánicos de los átomos durante el proceso de moldeo. Cha también da la bienvenida a los colaboradores interesados en las versiones de nanocables de los compuestos que están investigando.
La investigación también se presentó en AIP Scilight . Nanofabricación mediante nanomoldeo termomecánico
