Schema che mostra il movimento di nanoparticelle ricche di bario fuso sulla superficie di una matrice ricca di ittrio e rame. L'immagine al microscopio elettronico a trasmissione conferma che ciò porta alla crescita di nanofili di ossido di rame e bario di ittrio attraverso il meccanismo del microcrogiolo.
(Phys.org) — Un meccanismo di crescita degli ossidi metallici anisotropi previsto 20 anni fa è stato osservato per la prima volta dai ricercatori dell'Università di Bristol. Il lavoro è descritto in un articolo pubblicato questa settimana su Scienza .
La fabbricazione di nanofili di materiali funzionali ternari e quaternari è diventata un obiettivo importante per la loro applicazione in circuiti miniaturizzati come diodi e transistor, porte e sensori coassiali.
I meccanismi di crescita sono tuttavia complessi e procedono invariabilmente attraverso un processo vapore-liquido-solido che si traduce in nanofili con una morfologia affusolata. Un nanofilo che si assottiglia è indesiderabile per le applicazioni, poiché la funzionalità varierebbe lungo la lunghezza, e forse anche svanire, una volta raggiunta una dimensione critica.
Dr Simon Hall e Rebecca Boston alla School of Chemistry, insieme ai colleghi dell'Università di Birmingham e del National Institute for Materials Science di Tsukuba, Il Giappone ha coltivato con successo nanofili di una fase dell'ossido di rame superconduttore di ittrio e bario che hanno un'area della sezione trasversale costante.
Così facendo, hanno progettato le loro sintesi per procedere attraverso il cosiddetto "meccanismo del microcrogiolo" della crescita dei cristalli. Questo meccanismo è stato proposto per la prima volta per spiegare la crescita di alcuni baffi macroscopici di ossido di metallo nel 1994, ma non è mai stato osservato su nessuna scala di lunghezza fino ad ora.
Il team ha ottenuto la prima osservazione di questo meccanismo di crescita utilizzando un microscopio elettronico a trasmissione ad alta risoluzione con acquisizione video e un forno in situ. Ciò ha permesso loro di osservare direttamente le nanoparticelle fuse di carbonato di bario che migrano attraverso una matrice porosa di ittrio e ricca di rame, catalizzando la crescita di nanofili da microcrogioli di dimensioni nanometriche quando raggiungono la superficie.
Il dottor Simon Hall ha dichiarato:"I nanofili prodotti in questo modo avranno le stesse proprietà fisiche su tutta la loro lunghezza, portando a una capacità di trasporto di corrente più uniforme, comportamento ferroico e resistenza alla trazione.
"Questo lavoro potrebbe aprire la strada alla prossima generazione di dispositivi che utilizzano nuovi, materiali funzionali ad alte prestazioni come loro componente chiave."
