Uno strumento rivoluzionario creato dagli scienziati dell'Università di Sheffield ha consentito ai ricercatori di analizzare dispositivi di dimensioni nanometriche senza distruggerli per la prima volta, aprendo le porte a una nuova ondata di tecnologie.
L'apparato di risonanza magnetica nucleare – sviluppato dal Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università – consentirà ulteriori sviluppi e nuove applicazioni per le nanotecnologie, sempre più utilizzate nella raccolta dell'energia solare, informatica, sviluppi della comunicazione e anche in campo medico.
Gli scienziati possono ora analizzare le nanostrutture a un livello di dettaglio senza precedenti senza distruggere i materiali nel processo, una limitazione che i ricercatori di tutto il mondo hanno dovuto affrontare prima della svolta degli esperti di Sheffield.
Il dottor Alexander Tartakovskii, che ha guidato un team di ricercatori, ha dichiarato:"Abbiamo sviluppato un nuovo importante strumento per l'analisi microscopica delle nanostrutture. Le minuscole quantità di materia utilizzate nelle nanostrutture - il comportamento di elettroni e fotoni - sono governate da nuovi effetti quantistici, molto diverso da ciò che accade nei materiali sfusi.
"Lo sviluppo richiede un'attenta analisi strutturale, per capire come si formano le nanostrutture, e come possiamo costruirli per migliorare e controllare le loro proprietà utili. Metodi di analisi strutturale esistenti, chiave per la ricerca e lo sviluppo di nuovi materiali, sono invasive:una nanostruttura verrebbe irreversibilmente distrutta nel corso dell'esperimento, e, di conseguenza, l'importante legame tra le proprietà strutturali ed elettroniche o fotoniche andrebbe solitamente perso. Questa limitazione è ora superata dalle nostre nuove tecniche, che si basano su sondaggi di risonanza magnetica nucleare (NMR) intrinsecamente non invasivi."
I risultati aprono un nuovo modo di nanoingegneria, una caratterizzazione completa di un nuovo materiale e di un nuovo nano-dispositivo a semiconduttore senza distruggerli, il che significa più ricerca e sviluppo e processi di fabbricazione del dispositivo.
Il dott. Tarakovskii ha aggiunto:"Abbiamo sviluppato nuove tecniche che hanno consentito una sensibilità e un miglioramento senza precedenti del segnale NMR nelle nanostrutture. Particolari nanostrutture di interesse per la nostra ricerca sono i punti quantici dei semiconduttori, che sono ampiamente studiati per le loro promettenti applicazioni fotoniche, e potenziale per l'uso in un nuovo tipo di hardware per computer che impiega la logica quantistica.
"Il risultato dei nostri esperimenti è stato abbastanza inaspettato e ha cambiato la nostra comprensione dell'architettura di questi nanomateriali:abbiamo appreso nuove informazioni sulla composizione chimica dei punti quantici, e anche come l'allineamento degli atomi all'interno dei punti si discosti da quello di un cristallo perfetto. È importante sottolineare che molte più misurazioni delle proprietà ottiche e magnetiche possono essere eseguite sugli stessi punti quantici che hanno subito il sondaggio NMR".
Lo sviluppo delle nuove tecniche e tutto il lavoro sperimentale è stato svolto dal Dr Evgeny Chekhovich nel gruppo del Dr Alexander Tartakovskii presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Sheffield. Anche i campioni di punti quantici utilizzati in questo lavoro sono stati fabbricati a Sheffield, nell'EPSRC National Facility for III-V Semiconductor Technology.
