La ricerca degli scienziati della Swansea University sta aiutando ad affrontare la sfida di incorporare strutture su nanoscala nei futuri dispositivi a semiconduttore che creeranno nuove tecnologie e avranno un impatto su tutti gli aspetti della vita quotidiana.

Il dottor Alex Lord e il professor Steve Wilks del Center for Nanohealth hanno condotto la ricerca collaborativa pubblicata su Nano lettere . Il team di ricerca ha studiato i modi per progettare la tecnologia dei contatti elettrici su scale minuscole con modifiche semplici ed efficaci ai nanofili che possono essere utilizzati per sviluppare dispositivi avanzati basati sui nanomateriali. Contatti elettrici ben definiti sono essenziali per qualsiasi circuito elettrico e dispositivo elettronico perché controllano il flusso di elettricità che è fondamentale per la capacità operativa.

I materiali di tutti i giorni che vengono ridimensionati alle dimensioni di nanometri (un milione di volte più piccoli di un millimetro su un righello standard) dagli scienziati su scala globale sono visti come il futuro dei dispositivi elettronici. I progressi scientifici e ingegneristici stanno portando a nuove tecnologie come gli indumenti che producono energia per alimentare i nostri gadget e sensori personali per monitorare la nostra salute e l'ambiente circostante.

Nei prossimi anni questo darà un enorme contributo all'esplosione dell'Internet of Things che connette tutto, dalle nostre case alle nostre auto, in una rete di comunicazione. Tutte queste nuove tecnologie richiedono progressi simili nei circuiti elettrici e soprattutto nei contatti elettrici che consentono ai dispositivi di funzionare correttamente con l'elettricità.

Il professor Steve Wilks ha dichiarato:"La nanotecnologia ha fornito nuovi materiali e nuove tecnologie e le applicazioni della nanotecnologia continueranno ad espandersi nei prossimi decenni con gran parte della sua utilità derivante da effetti che si verificano su scala atomica o nanometrica. Con l'avvento di nanotecnologia, sono emerse nuove tecnologie come sensori chimici e biologici, informatica quantistica, raccolta di energia, laser, e rivelatori ambientali e di fotoni, ma c'è un urgente bisogno di sviluppare nuove tecniche di preparazione dei contatti elettrici per garantire che questi dispositivi diventino una realtà quotidiana".

"I metodi tradizionali di ingegneria dei contatti elettrici sono stati applicati ai nanomateriali, ma spesso trascurano gli effetti su scala nanometrica che i nanoscienziati hanno lavorato così duramente per scoprire. Attualmente, non esiste una cassetta degli attrezzi di progettazione per stabilire contatti elettrici di proprietà scelte con i nanomateriali e per alcuni aspetti la ricerca è in ritardo rispetto alla nostra potenziale applicazione dei materiali potenziati".

Il team di ricerca di Swansea ha utilizzato attrezzature sperimentali specializzate e ha collaborato con il professor Quentin Ramasse del SuperSTEM Laboratory, Consiglio per la scienza e la tecnologia delle strutture. Gli scienziati sono stati in grado di interagire fisicamente con le nanostrutture e misurare in che modo le modifiche su nanoscala hanno influito sulle prestazioni elettriche.

I loro esperimenti trovarono per la prima volta, che semplici modifiche al bordo del catalizzatore possono attivare o disattivare la conduzione elettrica dominante e, soprattutto, rivelare una tecnica potente che consentirà ai nanoingegneri di selezionare le proprietà dei dispositivi a nanocavi fabbricabili.

Il dottor Lord ha dichiarato:"Gli esperimenti avevano una premessa semplice ma erano difficili da ottimizzare e consentire l'imaging su scala atomica delle interfacce. Tuttavia, era essenziale per questo studio e consentirà di studiare molti più materiali in modo simile".

"Questa ricerca ora ci dà una comprensione di questi nuovi effetti e consentirà agli ingegneri in futuro di produrre in modo affidabile contatti elettrici con questi nanomateriali, essenziali per i materiali da utilizzare nelle tecnologie di domani.

"Nel prossimo futuro questo lavoro può aiutare a migliorare gli attuali dispositivi nanotecnologici come i biosensori e anche portare a nuove tecnologie come l'elettronica transitoria che sono dispositivi che diminuiscono e svaniscono senza lasciare traccia, una proprietà essenziale quando vengono applicati come strumenti diagnostici all'interno del corpo umano."