Nanofios de silício se auto-montam em redes macroscópicas para materiais avançados

Pesquisadores do IMDEA Supplies Institute desenvolveram um método pioneiro para montar nanofios de silício em redes macroscópicas ordenadas: um passo basic para expandir suas aplicações industriais.

Os nanofios de silício oferecem capacidade excepcional de armazenamento de energia, condutividade elétricae força mecânicatornando-os ideais para baterias de próxima geração, eletrônicos e materiais funcionais avançados.

No entanto, particular person nanofios de silício têm apenas 10 a 50 nanômetros de diâmetro, aproximadamente 1.000 vezes mais finos que um fio de cabelo humano. Como tal, muitas de suas aplicações atuais e potenciais mais promissoras exigem a capacidade de processar e montá -las em feixes maiores.

Escalando isso processo de montagem a um nível industrial normalmente se mostrou difícil, pois exige controle preciso Sobre o alinhamento e densidade dos nanofios incluídos, cruciais por seu desempenho em aplicações como baterias e sensores.

“Nanomateriais unidimensionais normalmente saem do reator como pós agregados aleatoriamente”, explica o pesquisador Dr. David Tilve. “Nesse estado desordenado, suas propriedades e aplicações em potencial são severamente limitadas. Um desafio importante é auto-montar esses nanofios em materiais nanoestruturados e ordenados para desbloquear todo o seu potencial”.

“Ao processar com sucesso esses nanofios em feixes altamente alinhados, podemos aumentar significativamente a superfície de contato entre os nanofios individuais, um recurso não observado em redes de orientação aleatória”.

“Esse nível de ordem estrutural não é simples de alcançar e marca um avanço notável nas técnicas de montagem de nanofios”, acrescenta.

O método é descrito na recente publicação “Encomendou redes de pacote de nanofios de silício a partir de dispersões aquosas”, pelos pesquisadores de materiais da IMDEA, Dr. Tilve, Felipe Lozano-Steinmetz, Dr. Isabel Gómez e Dr. Juan José Vilatela. A pesquisa é publicado no diário Nanotecnologia.

Eles descobriram que a suspensão dos nanofios na água-um processo conhecido como suspensão aquoso-e depois filtrando lentamente o líquido por filtração a vácuo, fez os fios se alinharem em feixes fortemente compactados, que depois se conectam para formar redes de papel.

“A descoberta de alinhamento espontâneo em solução, em explicit, levará a avanços em dispositivos de cristal líquido, fibras fotônicas e têxteis semicondutores, entre outras possibilidades”, diz o Dr. Tilve.

Especificamente, cada pacote analisado por pesquisadores apresentava cerca de 15 nanofios auto-montados individuais com uma separação entre eles de apenas 0,4 nm, apenas um pouco maior que a largura de um único átomo.

Esse processo de ligação apertado resultou em folhas macroscópicas com matrizes ordenadas e uma densidade controlada, que foram consideradas altamente ordenadas e robustas. Isso abre a porta para melhores baterias, eletrônicos mais rápidos e materiais avançados com novas propriedades ópticas ou mecânicas.

Esta pesquisa é de explicit relevância, dados recentes avanços na produção de nanofios de silício em larga escala.

Este trabalho faz parte do projeto da IMDEA para preencher as escalas de nano e macro através da fabricação de materiais de rede em forma de papel feitos de nanofios e estudar as propriedades desses materiais para possíveis aplicações ópticas ou como eletrodos para armazenamento de energia.