(Phys.org) —I ricercatori della Missouri University of Science and Technology hanno sviluppato quello che chiamano "un semplice, metodo one-step" per far crescere nanofili di germanio da una soluzione acquosa. Il loro processo potrebbe rendere più fattibile l'uso del germanio nelle batterie agli ioni di litio.

I ricercatori del Missouri S&T descrivono il loro metodo in "Nanowires di germanio elettrodepositato, "un documento pubblicato oggi (giovedì, 28 agosto 2014) sul sito della rivista ACS Nano . Il loro approccio in un unico passaggio potrebbe portare a un più semplice, modo meno costoso per coltivare nanofili di germanio.

Come materiale semiconduttore, il germanio è superiore al silicio, dice il dottor Jay A. Switzer, il professore Donald L. Castleman/Fondazione per la ricerca chimica di Discover presso Missouri S&T. Il germanio è stato utilizzato anche nei primi transistor. Ma è più costoso da elaborare per un uso diffuso nelle batterie, celle solari, transistor e altre applicazioni, dice svizzero, chi è il ricercatore capo del progetto.

Switzer e il suo team hanno avuto successo nella coltivazione di altri materiali su scala nanometrica attraverso l'elettrodeposizione, un processo che Switzer paragona alla "coltivazione di cristalli di zucchero filato su una corda". Per esempio, in un 2009 Chimica dei materiali carta, Switzer e il suo team hanno riferito di aver coltivato "nanolance" di ossido di zinco - ciascuna centinaia di volte più piccola della larghezza di un capello umano - su un wafer di silicio monocristallino posto in un bicchiere riempito con una soluzione alcalina satura di ioni di zinco.

Ma coltivare germanio a livello nano non è così semplice. Infatti, l'elettrodeposizione in una soluzione acquosa come quella usata per far crescere le nanolance di ossido di zinco "non è termodinamicamente fattibile, " Switzer e il suo team spiegano nel loro documento ACS Nano, "Nanofili di germanio elettrodepositati".

Quindi i ricercatori S&T del Missouri hanno adottato un approccio diverso. Hanno modificato un processo di elettrodeposizione trovato per produrre nanofili di germanio utilizzando elettrodi di metallo liquido. Quel processo, sviluppato dai ricercatori dell'Università del Michigan guidati dal Dr. Stephen Maldonado e noto come processo elettrochimico liquido-liquido-solido (ec-LLS), prevede l'utilizzo di un liquido metallico che svolge due funzioni:Agisce come elettrodo per provocare l'elettrodeposizione e come solvente per ricristallizzare le nanoparticelle.

Switzer e il suo team hanno applicato il processo ec-LLS riducendo elettrochimicamente l'ossido di indio-stagno (ITO) per produrre nanoparticelle di indio in una soluzione contenente biossido di germanio, o Ge(IV). "La nanoparticella di indio a contatto con l'ITO funge da elettrodo per la riduzione di Ge(IV) e dissolve anche il Ge ridotto nella particella, " il team Missouri S&T riferisce nel ACS Nano carta. Il germanio quindi "inizia a cristallizzare dalla nanoparticella permettendo la crescita del nanofilo".

I ricercatori del Missouri S&T hanno testato l'effetto della temperatura per l'elettrodeposizione facendo crescere i nanofili di germanio a temperatura ambiente ea 95 gradi Celsius (203 gradi Fahrenheit). Non hanno trovato differenze significative nella qualità dei nanofili, sebbene i nanofili cresciuti a temperatura ambiente avessero diametri più piccoli. Switzer ritiene che la capacità di produrre i nanofili a temperatura ambiente attraverso questo processo in un'unica fase potrebbe portare a un modo meno costoso per produrre il materiale.

"L'elevata conduttività (dei nanofili di germanio) li rende ideali per applicazioni con batterie agli ioni di litio, "Dice lo svizzero.