I ricercatori dell'EPFL hanno trovato un modo per controllare e standardizzare la produzione di nanofili sulle superfici di silicio. Credito:Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)
I nanofili hanno il potenziale per rivoluzionare la tecnologia che ci circonda. Misurando solo 5-100 nanometri di diametro (un nanometro è un milionesimo di millimetro), questi piccoli, le strutture cristalline a forma di ago possono alterare il modo in cui l'elettricità o la luce le attraversano.
possono emettere, concentrano e assorbono la luce e potrebbero quindi essere utilizzati per aggiungere funzionalità ottiche ai chip elettronici. Potevano, Per esempio, consentono di generare laser direttamente su chip di silicio e di integrare emettitori a singolo fotone per scopi di codifica. Potrebbero anche essere applicati nei pannelli solari per migliorare il modo in cui la luce solare viene convertita in energia elettrica.
Fino ad ora, era impossibile riprodurre il processo di crescita dei nanofili su semiconduttori di silicio:non c'era modo di produrre ripetutamente nanofili omogenei in posizioni specifiche. Ma i ricercatori del Laboratorio di materiali semiconduttori dell'EPFL, gestito da Anna Fontcuberta i Morral, insieme ai colleghi del MIT e dell'Istituto IOFFE, hanno escogitato un modo per far crescere le reti di nanofili in modo altamente controllato e completamente riproducibile. La chiave era capire cosa succede all'inizio della crescita dei nanofili, che va contro le teorie attualmente accettate. Il loro lavoro è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .
"Pensiamo che questa scoperta consentirà di integrare realisticamente una serie di nanofili su substrati di silicio, " dice Fontcuberta i Morral. "Finora, questi nanofili dovevano essere coltivati individualmente, e il processo non può essere riprodotto."
Due diverse configurazioni della gocciolina all'interno dell'apertura:foro completamente riempito e parzialmente riempito e illustrazione a soffietto di cristalli di GaAs che formano un anello pieno o un gradino sotto le goccioline di gallio grandi e piccole. Credito:Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL)
Ottenere il giusto rapporto
Il processo standard per la produzione di nanofili consiste nel praticare piccoli fori nel monossido di silicio e riempirli con una nanogoccia di gallio liquido. Questa sostanza si solidifica poi quando viene a contatto con l'arsenico. Ma con questo processo, la sostanza tende ad indurirsi agli angoli dei nanofori, il che significa che l'angolo con cui cresceranno i nanofili non può essere previsto. La ricerca era in corso per un modo per produrre nanofili omogenei e controllarne la posizione.
La ricerca finalizzata al controllo del processo produttivo ha teso a concentrarsi sul diametro del foro, ma questo approccio non ha dato i suoi frutti. Ora i ricercatori dell'EPFL hanno dimostrato che alterando il rapporto diametro-altezza del foro, possono controllare perfettamente come crescono i nanofili. Al giusto rapporto, la sostanza si solidificherà in un anello attorno al bordo del foro, che impedisce ai nanofili di crescere con un angolo non perpendicolare. E il processo dei ricercatori dovrebbe funzionare per tutti i tipi di nanofili.
"È un po' come coltivare una pianta. Hanno bisogno di acqua e luce solare, ma devi prendere le quantità giuste, " dice Fontcuberta i Morral.
Questa nuova tecnica di produzione sarà un vantaggio per la ricerca sui nanofili, e ulteriori campioni dovrebbero essere presto sviluppati.
