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Scienziati svedesi fanno una scoperta decisiva nel controllo della produzione di nanofili
La struttura cristallina dell'arsenuro di indio catalizza la crescita dei nanofilamenti e ne regola diametro e lunghezza
Scienziati svedesi hanno scoperto nuovi modi per controllare la crescita e la struttura dei nanofili a livello di singolo atomo. Le loro scoperte, che offrono importanti approfondimenti nel campo della fisica dei materiali, sono il risultato del progetto NODE ("Nanowire-based one-dimensional electronics"), finanziato con circa 9,5 milioni di euro nell'ambito del Sesto programma quadro (6°PQ) dell'Unione europea. Lo studio è pubblicato nel numero di gennaio di Nature Nanotechnology.
I nanofili, noti anche come "fili quantici", sono singole strisce di atomi che possono essere prodotte solo in laboratorio. I nanofili semiconduttori, tra l'altro, rappresentano una promessa per la nanoelettronica in quanto possono essere utilizzati per legare componenti minuscoli con circuiti estremamente piccoli in un "computer molecolare".
La maggior parte dei materiali semiconduttori usati per fabbricare i nanofili sviluppano irregolarità e difetti man mano che crescono. Questi difetti hanno un impatto negativo sulle proprietà elettroniche e ottiche dei materiali. In quest'ultima ricerca gli scienziati hanno usato arseniuro di indio (InAs), un materiale prezioso in nanoelettronica, trasporto degli elettroni e spintronica, per determinare in che modo sia possibile controllare più precisamente la struttura dei nanofili.
"Due dei parametri chiave indispensabili per controllare la struttura cristallina sono il diametro del nanofilo e la temperatura a cui viene fabbricato", ha spiegato il coautore Kimberly Dick dell'università di Lund, in Svezia.
"Ma in totale vi sono almeno da 10 a 12 parametri che devono essere controllati quando si producono i nanofili".
I ricercatori hanno prodotto nanofili di diametro da 10 a 100 nanometri, lunghi pochi micrometri, "cuocendo" il materiale nella sua forma gassosa e utilizzando microscopici "semi" d'oro per avviare il filo. Il diametro del filo veniva controllato modificando le dimensioni del seme. Hanno dimostrato dunque con successo come sia possibile controllare la produzione dei nanofili, riducendone drasticamente le irregolarità.
Inoltre, hanno creato differenti strutture cristalline dello stesso materiale variando la temperatura tra 400°C e 480°C. Affinando selettivamente la struttura cristallina dell'arseniuro di indio, sono riusciti a ripetere la fabbricazione di "super-reticoli" molto robusti entro i singoli nanofili.
Gli scienziati hanno dimostrato che è possibile fabbricare nanofili esenti da difetti, e che è possibile alternare tra differenti strutture cristalline lungo un singolo nanofilo. Le nuove tecniche, che gli autori ritengono possano essere applicate ad altri materiali semiconduttori, aprono ai ricercatori le porte per sviluppare nuove funzioni per i nanofili.
Lo studio dimostra in modo sperimentale una teoria che era stata ampiamente discussa. "Sebbene una struttura cristallina dipendente dal diametro sia stata proposta da molti autori", afferma lo studio, "questa è la prima volta che tale effetto è stato dimostrato sperimentalmente, con un livello di controllo elevato". Le immagini al microscopio elettronico mostrano che la disposizione degli atomi nel cristallo del nanofilo combacia perfettamente con quella delle simulazioni teoriche.
Secondo il professor Lars Samuelson, dell'università di Lund, "I risultati che abbiamo ottenuto affermano la nostra posizione in questo campo della scienza e tecnologia, e conferiscono alle nostre ambizioni una maggiore credibilità". Gli autori sperano che le loro scoperte possano condurre a sviluppi in applicazioni di celle solari e d'emissione di luce.
Fonte: (09/01/2009)
Pubblicato in Analisi e Commenti
Tag:
arsenuro,
indio,
nanofilamenti,
nano
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