I fisici dell'Università di Wollongong hanno scoperto nuovi comportamenti dei materiali che potrebbero migliorare la tecnologia delle telecomunicazioni.

Dai cavi in ​​fibra ottica che forniscono Internet ad alta velocità alla chirurgia oculistica laser, la capacità degli scienziati di manipolare le particelle fondamentali di luce (fotoni) sta rivoluzionando il nostro mondo.

I nuovi sviluppi nei dispositivi fotonici si basano sulla fisica fondamentale e sulla chimica complessa per estrarre la massima efficienza e sensibilità alle particelle di luce.

È su scala nanometrica che i ricercatori della School of Physics dell'UOW hanno scoperto un nuovo metodo per costruire nanofili da utilizzare come semiconduttori, il fondamento di tutta l'elettronica moderna.

Il dottorando Julian Steele ha affermato che l'assemblaggio di precisione dei semiconduttori su scala nanometrica sta vivendo un'esplosione di interesse nei circoli scientifici, a causa della loro promessa di costruire dispositivi elettronici e fotonici avanzati.

"Il controllo su queste minuscole strutture è importante nel determinare le loro applicazioni finali, " ha detto Julian. "Più controllo abbiamo su una più ampia gamma di materiali, più estendiamo la gamma di opzioni di progettazione funzionale disponibili per gli ingegneri."

I dispositivi a base di silicio sono attualmente i più utilizzati per le telecomunicazioni e gli elementi dei circuiti. Molto più in basso nella tavola periodica degli elementi c'è un elemento esotico chiamato bismuto.

Quando aggiunto agli elementi gallio e arseniuro, il bismuto più pesante resiste all'ingresso nel cristallo di arseniuro di gallio e si raccoglie in superficie in piccole goccioline.

"Queste goccioline fungono da catalizzatore per la crescita di nanostrutture, che in questo caso si è rivelato autoassemblante sotto forma di binari, " ha spiegato Julian. "Le stesse nanotracce sono state coltivate dai nostri collaboratori nel Regno Unito e negli Stati Uniti, che stavano effettivamente cercando di coltivare materiali solidi a film sottile.

"Siamo stati in grado di aumentare il lavoro nel capire cosa stavamo vedendo e perché si sono formate le tracce. Il problema nel cercare di capire come si forma la forma della nanotraccia è il fatto che esistono solo una manciata di modelli teorici per descrivere come crescono, e nessuno che spieghi le nostre forme insolite."

"Il nostro lavoro propone anche un nuovo tipo di modello di crescita in dettaglio. Una simulazione basata sul modello ha un fantastico accordo con il nostro esperimento e fornisce approfondimenti sulle origini psichiche di alcune delle caratteristiche più esotiche osservate in queste nanotracce".

Una caratteristica critica del lavoro è il processo di autoassemblaggio. Nell'ambiente giusto, i materiali si aggregheranno e formeranno strutture senza interferenze o direzioni esterne.

Autoassemblaggio, quando capito, può essere applicato per semplificare e velocizzare la costruzione di materiali complessi utilizzando nanofili, portando ad applicazioni avanzate.

Ciò potrebbe includere nuovi dispositivi come display a schermo piatto più sottili di quelli attualmente disponibili; celle solari ad alta efficienza che possono essere integrate su superfici come l'esterno di un'auto; e batterie nanowire che possono contenere fino a 10 volte la carica delle batterie agli ioni di litio esistenti.

"A causa del cartellino del prezzo attualmente attaccato con la loro fabbricazione, la scienza dei nanofili rimane ancora nel mondo dei laboratori, " disse Giuliano.

"Così come lo sviluppo di nuovi materiali alla fine del XX secolo ha contribuito a realizzare la nostra attuale era tecnologica - dagli smartphone alle auto senza conducente - la prossima frontiera è come assemblare questi materiali su scala nanometrica per sfruttare le piccole fisica (meccanica quantistica), per una maggiore efficienza e funzionalità."

La ricerca è stata pubblicata di recente sulla rivista di nanotecnologia ad alto impatto Nanoscala .