Per molti, l'ossido di zinco evoca immagini di strisce luminose sul naso dei bagnini. Ma per i ricercatori della Facoltà di Lettere e Scienze di Concordia, ZnO è un composto eccitante con importanti proprietà ottiche ed elettriche.

Per uno studio recentemente pubblicato su Materiali e design , I fisici Concordia Amir Hassanpour e Pablo Bianucci si sono uniti ai chimici Nicoleta Bogdan e John Capobianco per dare un'occhiata più da vicino a questo materiale comune che può essere utilizzato in molti modi diversi.

Attraverso la loro ricerca, hanno sviluppato un metodo conveniente per coltivare ZnO utilizzando un approccio che un giorno potrebbe portare a nuovi progetti di celle solari.

"L'ossido di zinco è l'ingrediente principale di molte creme che trattano la dermatite da pannolino ed è comunemente usato come ingrediente nella protezione solare, "dice Bianchini, assistente professore presso il Dipartimento di Fisica della Concordia e autore senior dello studio.

"È anche poco costoso, biocompatibile e facile da realizzare."

A livello microscopico, ZnO esiste tipicamente come una specie di foresta di "alberi" microscopici chiamati nanobarre utili per le applicazioni di creme per la pelle. Ma anche dispositivi come i sensori di gas possono fare uso di ZnO quando le nanobarre sono disposte secondo schemi specifici. Tradizionalmente, quei modelli sono stati difficili e costosi da produrre. Ma il team di ricerca Concordia ha sviluppato un nuovo metodo.

"È facile coltivare l'ossido di zinco come una foresta di nanobarre posizionate casualmente, dove ognuno ha un diametro compreso tra 100 e 1000 volte più piccolo di un capello umano. Ma non è facile dire alle nanobarre dove dovrebbero crescere in modo da poter ottenere i modelli necessari per creare oggetti complessi come sensori di gas, " spiega Bianucci.

"Se riusciamo a far crescere i nanotubi come e dove li vogliamo, possiamo creare strutture speciali chiamate 'cristalli fotonici' che intrappolano la luce. Ciò porterebbe allo sviluppo di laser ultravioletti efficienti, o sensori di gas ottici sensibili che cambierebbero colore quando è presente un certo gas."

Il team di ricerca ha sviluppato un processo per realizzare nanotubi molto piccoli con un diametro inferiore a 100 nanometri che possono essere separati con precisione, con circa 500 nanometri tra le aste vicine.

"Il nostro studio dimostra che la qualità del materiale di queste nanobarre è la stessa di quelle coltivate in fitte foreste. Inoltre, possiamo riprodurre questo processo su materiali poco costosi come il vetro, "dice Hassanpour, l'autore principale dello studio e un dottorando in fisica.

Ciò mostra che le nanotubi cresciute in posizioni predeterminate hanno le stesse proprietà di quelle cresciute casualmente, consentendo ai ricercatori di fabbricare modelli specifici per diverse applicazioni. Il processo riduce significativamente il costo di fabbricazione di alcuni dispositivi avanzati, come piccolo, sensori di gas convenienti che funzionano in modo più preciso di quelli convenzionali.

Hassanpour spera che questo metodo possa un giorno, con ulteriore sviluppo, essere utilizzato per realizzare laser che consumano pochissima energia, e forse anche portare a nuovi progetti di celle solari.