I nanofili semiconduttori sono nanomateriali quasi unidimensionali che hanno suscitato un'ondata di interesse come uno dei mattoni nanotecnologici più potenti e versatili con un impatto reale o potenziale sulla nanoelettronica, fotonica, elettromeccanica, conversione energetica rispettosa dell'ambiente, biorilevamento, e tecnologie di neuroingegneria.
La sintesi bottom-up di nanofili attraverso l'epitassia in fase vapore catalizzata da metallo è un processo molto interessante per generare nanofili di alta qualità, fornendo così un ulteriore grado di libertà nella progettazione di dispositivi innovativi che si estendono oltre ciò che è ottenibile con le attuali tecnologie. In questo processo di nanofabbricazione, i nanofili crescono attraverso la condensazione di atomi rilasciati da un vapore molecolare (chiamati precursori) sulla superficie delle nanogoccioline metalliche. L'oro è ampiamente utilizzato per formare queste nano-goccioline. Questo autoassemblaggio di nanofili avviene spontaneamente a temperatura e pressione di vapore ottimali e può essere applicato per sintetizzare qualsiasi tipo di nanofili semiconduttori. Però, per funzionalizzare questi nanomateriali un'introduzione precisa di impurità è fondamentale per mettere a punto le loro proprietà elettroniche e ottiche. Ad esempio, l'introduzione di impurezze di gruppo III e V in un reticolo di silicio è un passaggio cruciale per la progettazione e le prestazioni ottimali delle tecnologie dei nanofili di silicio. Il controllo accurato di questo processo di drogaggio rimane una sfida eccezionale che è sempre più complessa a causa della spinta incessante verso la miniaturizzazione dei dispositivi e l'emergere di nuove architetture di dispositivi su scala nanometrica.
In un recente sviluppo, un team di scienziati del Polytechnique Montréal (Canada), Northwestern University (Stati Uniti), e l'Istituto Max Planck di fisica delle microstrutture (Germania) guidato dal professor Oussama Moutanabbir ha fatto un'affascinante scoperta di un nuovo processo per funzionalizzare con precisione i nanofili. Usando l'alluminio come catalizzatore al posto dell'oro canonico, il team ha dimostrato che la crescita dei nanofili innesca un processo di autodrogaggio che prevede l'iniezione di atomi di alluminio, fornendo così un percorso efficiente per drogare i nanofili senza la necessità di un'elaborazione post-crescita tipicamente utilizzata nell'industria dei semiconduttori. Oltre alle implicazioni tecnologiche, questo autodrogaggio implica processi su scala atomica che sono cruciali per la comprensione fondamentale dell'assemblaggio catalitico dei nanofili. Gli scienziati hanno studiato questo fenomeno a livello atomistico utilizzando la tecnica emergente della tomografia atomo-sonda assistita da laser ultravioletta altamente focalizzata per ottenere mappe tridimensionali atomo per atomo di singoli nanofili. È stata inoltre sviluppata una nuova teoria predittiva delle iniezioni di impurità per descrivere questo fenomeno di autodoping, che offre una miriade di opportunità per creare una classe completamente nuova di dispositivi su scala nanometrica adattando con precisione la forma e la composizione dei nanofili.
I risultati della loro svolta saranno pubblicati in Natura .
