Os pesquisadores demonstraram que, usando um semicondutor com ligações flexíveis, o materials pode ser moldado em várias estruturas usando recipientes de nano, sem alterar sua composição, a descoberta pode levar ao design de uma variedade de dispositivos eletrônicos personalizados usando apenas um único elemento.
Os semicondutores são vitais para nossas vidas diárias, pois são encontradas em quase todos os dispositivos eletrônicos. Uma das principais características dos semicondutores é a lacuna da banda, que determina como eles conduzem a corrente elétrica. A lacuna de banda é normalmente projetada para aplicações específicas, quebrando ligações químicas ou introduzindo elementos adicionais no materials. No entanto, esses processos podem ser complexos e intensivos em energia.
Pesquisadores da Universidade de Nottingham, a instalação do EPSRC Superstem, a Universidade ULM na Alemanha e a BNNT LLC nos EUA fotografaram novas formas de selênio usando microscopia eletrônica de transmissão, empregando nanotubos como pequenos tubos de teste. O estudo foi publicado hoje em Materiais avançados.
O Dr. Will Cull, bolsista de pesquisa da Escola de Química, Univesity of Nottingham, que realizou o trabalho experimental, disse: ‘O selênio é um antigo semicondutor com uma história rica, tendo sido usada nas primeiras células solares. Em nossa pesquisa, revitalizamos o selênio descobrindo novas formas que podem surgir quando confinadas à nanoescala.
O selênio pode existir como nanofios, com sua estrutura e ligação variando de diâmetro. Abaixo de um certo tamanho, a ligação entre os átomos de selênio muda, aumentando os ângulos de ligação. Isso faz com que o endireitamento da estrutura inicialmente helicoidal, restabelecendo -a em fios atomicamente finos.
Will Cull disse: ‘Nós fotografamos com sucesso novas formas de selênio usando microscopia eletrônica de transmissão, empregando nanotubos como pequenos tubos de teste. Essa abordagem nos permitiu criar um novo diagrama de fases que conecta a estrutura atômica do selênio ao diâmetro dos nanofios. ‘
O grupo Nottingham relatou anteriormente usando tubos de nano -teste para imagem de reações químicas de imagens de moléculas individuais e observar transições de fase em semicondutores. Essa abordagem permite filmagens em tempo actual da química no nível atômico.
O Dr. Will Cull disse: ‘Para nossa surpresa, observamos que o tubo de nano de teste ficou mais fino à medida que a fotografamos! Antes de nossos olhos, testemunhamos o nanofio de selênio dentro do nanotubo sendo espremido como pasta de dente, alongamento e afinamento. Essa descoberta acidental nos permitiu estabelecer mecanismos para a transformação de um tipo de nanofio em outro, que têm implicações para suas propriedades eletrônicas, com precisão quase atômica. ‘
O espaço da banda é uma propriedade essential dos semicondutores que afeta significativamente seu uso em vários dispositivos, incluindo células solares, transistores e fotocatalisadores. O professor Quentin Ramasse, diretor da EPSRC Superstem, disse: ‘Utilizando microscopia eletrônica de transmissão de varredura resolvida atomicamente, juntamente com a espectroscopia de perda de energia eletrônica, conseguimos medir as lacunas da banda de cadeias individuais de selênio. Essas medidas nos permitiram estabelecer uma relação entre o diâmetro desses nanofios e suas lacunas de banda correspondentes. ‘
O professor Quentin Ramasse disse: ‘Tradicionalmente, os nanotubos de carbono têm sido usados como tubos de nano -teste; No entanto, suas excelentes propriedades de absorção de energia podem obscurecer as transições eletrônicas do materials dentro. Por outro lado, um tipo mais recente de tubo de nano -teste, nanotubos de nitreto de boro, é transparente, permitindo -nos observar as transições de lacunas da banda nos nanofios de selênio contidos dentro deles. ‘
A famosa lei de Moore afirma que o número de transistores em um circuito integrado dobra aproximadamente a cada dois anos. Como resultado, os componentes eletrônicos devem se tornar menores. O professor Andrei Khlobystov, Escola de Química da Universidade de Nottingham, disse: ‘Investigamos o limite remaining para o tamanho de nanofios, preservando propriedades eletrônicas úteis. Isso é possível para o selênio, porque o fenômeno do confinamento quântico pode ser efetivamente equilibrado por distorções na estrutura atômica, permitindo assim que a lacuna da banda permaneça dentro de um intervalo útil. ‘
Os pesquisadores esperam que esses novos materiais sejam incorporados aos dispositivos eletrônicos no futuro. Ajustar com precisão o espaço da banda de selênio, alterando o diâmetro do nanofio, pode levar ao design de uma variedade de dispositivos eletrônicos personalizados usando apenas um único elemento.
