I ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia hanno riportato progressi nella fabbricazione di materiali avanzati su scala nanometrica. L'autoassemblaggio spontaneo di nanostrutture composte da più elementi apre la strada a materiali che potrebbero migliorare una gamma di tecnologie efficienti dal punto di vista energetico e dispositivi di archiviazione dei dati.

Il ricercatore della Divisione Scienza e Tecnologia dei Materiali dell'ORNL Amit Goyal ha guidato lo sforzo, combinando studi teorici e sperimentali per comprendere e controllare l'autoassemblaggio di nanopunti e nanobarre isolanti di ossido di bario e zirconio all'interno di film superconduttori di bario-ossido di rame.

"Abbiamo scoperto che un campo di deformazione che si sviluppa attorno ai nanopunti e ai nanorod incorporati è una forza trainante chiave nell'autoassemblaggio, " disse Goyal, un UT-Battelle Corporate Fellow. "Sintonando il campo di deformazione, i nanodifetti si sono autoassemblati all'interno del film superconduttore e includevano difetti allineati sia in direzione verticale che orizzontale".

L'assemblaggio controllato all'interno del materiale superconduttore ha portato a proprietà notevolmente migliorate, Goyal ha detto, compresa una marcata riduzione dell'anisotropia del materiale, o dipendenza direzionale, desiderato per molti su larga scala, applicazioni di superconduttività ad alta temperatura.

La messa a punto della tensione dimostrata dal team ha implicazioni nella fabbricazione su nanoscala di dispositivi controllati, nanostrutture autoassemblanti di più elementi, con proprietà adatte a una vasta gamma di applicazioni elettriche ed elettroniche, compresi i multiferroici, magnetoelettrico, termoelettrici, fotovoltaico, archiviazione di informazioni ad altissima densità e superconduttori ad alta temperatura.

"Tali film nanocompositi con diversa composizione complessiva, concentrazione, le dimensioni delle caratteristiche e l'ordinamento spaziale possono produrre una serie di proprietà nuove e senza precedenti che non sono mostrate nei singoli materiali o nelle fasi che compongono i film compositi, " ha detto Goyal.

La ricerca è riportata oggi sulla rivista Materiali funzionali avanzati .