nanofire

Nanofire sub microscop electronic de baleiaj .

Nanowire Termenul (nanofire în limba engleză) înseamnă o structură aproape unidimensională de semiconductor sau de metal , cilindrică sau poliedrică formă a cărei secțiune are nanometrice dimensiuni, în timp ce lungimea poate varia de la sute de nanometri până la sute de micrometri

Aceste nanostructuri , dintre care cercetarea sa dezvoltat în principal , în ultimul deceniu, sunt considerate la fel de promițătoare ca și construirea de blocuri de mai multe tipuri de dispozitive electronice. Dintre toate, este în valoare de a menționa senzori , biologice sau de mediu, a căror sensibilitate poate fi mult crescută prin exploatarea mare a raportului suprafață / volum al acestor nanostructuri.

Caracteristici fizice

Caracteristicile fizice ale nanofire sunt dependente în mod fundamental de mărimea lor. La scara nanometrica, de fapt, cuantice efecte devin relevante și modifica comportamentul în comparație cu ceea ce ar fi de așteptat într - un sistem macroscopic. În acest nanofire pot fi similare cu fire cuantice .

Proprietăți electrice

De exemplu, se observă că , în cazul nanofire metalice electrică conductanței are valori discrete , care sunt multipli de o unitate de bază:

{\frac {2e^{2}}{h}}\approx

{\ Displaystyle {\ frac {2e ^ {2}} {h}} \ approx}

{\ Displaystyle {\ frac {2e ^ {2}} {h}} \ approx}

12,9 kΩ ^-1

numita von Klitzing constantă .

Acesta este un fenomen tipic cuantizare și se datorează faptului că funcția de undă a electronului ocupă un spațiu de dimensiuni comparabile cu dimensiunea firului în sine. Acest lucru poate conduce electronii să interacționeze cu atomii de suprafață ale firului în sine (considerate defecte în comparație cu un cristal obișnuit) și să traverseze firul numai dacă acest lucru are loc cu o viteză compatibilă cu dimensiunea firului însuși.

Acest lucru face ca firul să se comporte ca și în cazul în care are loc conducta electrica de-a lungul canalelor. Închiderea progresivă a acestor canale ca diametrul firului scade conduce la observarea valorilor de conductivitate discrete.

Structura nanofire

În ceea ce privește structura, un nanofire poate fi similar cu un fir așa cum este înțeleasă în sensul comun, adică o structură de o formă mai mult sau mai puțin cilindric, în general, suspendat într-un vid (și, eventual, conectat la conductori la capete), sau structura depus pe un suport: de exemplu , un fir de atomi de metal depus pe un suport izolant.

Structura internă a nanofire suspendate este în mod normal , similar cu cel al unei normale cristal , adică compus dintr - un grilaj obișnuit cu triunghiulară / hexagonală simetrie. Cu toate acestea, a fost prezis și a observat că structurile cu simetrie pentagonală pot fi, de asemenea, a avut: această simetrie nu este observat în mod obișnuit în natură în formă de cristale, deoarece un grilaj de simetrie pentagonală nu umple spațiul optim, și este energetic nefavorabil. De aceea , în natură observăm în mod normal , la cele mai multe agregate de câțiva atomi ( clustere ) cu simetrie pentagonală (icosahedral). Un nanofire este aproape un obiect unidimensional: ea poate fi văzută ca un cluster în plan și un cristal de-a lungul axei de cea mai mare extindere. În acest caz, structura de simetrie pentagonală poate fi energetic favorabil pentru diametre mici (câteva nm).

Fabricația de nanofire

Fabricarea de nanofire necesită tehnici de prelucrare destul de complexe și până în prezent nu reprezintă încă o tehnică de tip industrial. Acest lucru se întâmplă de obicei în prezent numai în universități sau laboratoare de cercetare științifică.

Exemple de tehnici de fabricație sunt:

„top-down“ tehnici: nanowire se face pornind de la un eșantion de material mai mare, cu un fel de excavare, care poate avea loc prin coroziune chimică prin chimice gravare sau prin bombardament cu ioni de grinzi .
asamblare (sau sinteză) care implică depunerea de atomi pe un suport pentru a forma structura dorită, cu ajutorul unor tehnici cum ar fi depunere chimică de vapori .

Utilizarea industrială a nanofire

Nanofire sunt încă în curs de cercetare. Inainte de a ajunge la utilizări industriale, va fi necesar ca tehnicile de sinteză / producție a standardelor calitative aceeași reach, compatibile cu o utilizare industrială. Evoluțiile recente tehnologice, cum ar fi utilizarea de lungimi de undă în extreme ultraviolete regim sau fractură litografie folosind litografie optice convenționale, oferă promițătoare abordări pentru viitor utilizarea industrială a acestor nanostructuri. ^[1]

Nanofire sunt de așteptat să aibă utilizări importante în domeniile electronice și medicale în viitor ^{[ fără sursă ]} .

Este important de remarcat faptul că apariția fenomenelor cuantice în fizica a acestor sisteme va duce probabil la necesitatea de a revizui in mod semnificativ intelegerea noastra a comportamentului electronice rezultate.

Datorită raportului lor ridicat de aspect, nanofire sunt manipulabile prin dielectophoretic câmpuri. ^[2]