Un grupo de la Universidad de Nagoya en Japón ha desarrollado una nueva técnica para cultivar pequeños nanocables metálicos (NW) que se espera que se utilicen en la electrónica de próxima generación. Sus resultados sugieren una forma de producir NW metálicos puros a gran escala, lo que hasta ahora ha limitado su uso. La nueva técnica promete aumentar la eficiencia de producción de productos electrónicos, incluidos circuitos, LED y células solares. El estudio fue publicado en Ciencia.
La producción a gran escala de NW ha sido un desafío debido a las dificultades para aumentar la producción manteniendo la calidad y la pureza. Los NW son tan pequeños que se forman mediante el transporte de átomos, los constituyentes más pequeños de la materia, generalmente en estado de fase gaseosa. Sin embargo, esto es difícil de hacer con los metales, lo que dificulta la producción de estos componentes electrónicos críticos.
Para superar este problema, un grupo dirigido por Yasuhiro Kimura de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad de Nagoya utilizó pulverización atómica de estado sólido mejorada por irradiación con haces de iones para producir aluminio a partir de monocristales.
La difusión atómica es un proceso mediante el cual átomos o moléculas se mueven desde regiones de alta concentración a regiones de baja concentración, mediante un cambio en el estado de presión bajo calor. Utilizando un haz de iones, se irradiaron granos de cristal dentro de una fina película de aluminio para espesarlos sobre una capa superficial. Esto condujo a cambios en la distribución de la tensión, guió el flujo nuclear y se utilizó como medio para entregar materias primas nucleares a gran escala a lugares específicos para el crecimiento del noroeste. En la práctica, cuando se aplicó calor, hubo un flujo ascendente de átomos a través del gradiente desde los granos finos inferiores hasta la parte superior, lo que resultó en un crecimiento masivo de NW.
“Aumentamos la densidad del aluminio NW de 2×10.5 NO por centímetro cuadrado a 180×105 por centímetro cuadrado, dijo Kimura. “Este logro allana el camino para métodos de crecimiento ascendente del noroeste de metales, que hasta ahora sólo se han cultivado por accidente y en pequeñas cantidades. En principio, se puede extender también a otros metales”.
Se espera que los NW de aluminio resultantes se utilicen como nanocomponentes para dispositivos de detección y optoelectrónica debido a sus propiedades únicas, como una gran superficie obtenida a partir de monocristales, buenas propiedades mecánicas y su resistencia a la oxidación natural.
“Nos dimos cuenta del crecimiento a gran escala de nanopartículas metálicas similares a bosques utilizando sólo tres procesos principales: deposición de películas delgadas sobre un sustrato, irradiación con haces de iones y calentamiento”, explicó Kimura. “Nuestra técnica aborda la urgente necesidad de establecer métodos de producción a gran escala, particularmente en la fabricación de nanodispositivos de alto rendimiento como sensores de gas, biomarcadores y componentes optoelectrónicos”.
