Nano-LEDs: nanofios deitados geram luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/10/2010

os nanofios geraram estruturas secundárias, parecidas com uma espinha de peixe, na qual a porção de óxido de zinco é rica em elétrons, enquanto a porção de nitreto de gálio tem falta de elétrons.
[Imagem: NIST/Nikoobakht/Herzing/ACS]

Ao tentar melhorar o processo de fabricação de nanofios, químicos norte-americanos esbarraram em um achado surpreendente, que cria uma nova categoria de LEDs.

O simples fato de fabricar os nanofios horizontalmente permite que eles produzam luz similar à dos LEDs atuais.

Nanofios de zinco

A descoberta desses "nano-LEDs", feita por acaso por pesquisadores do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST), representa uma nova ferramenta para o desenvolvimento dos biochips, dispositivos microfluídicos e nanogeradores.

Os nanofios de zinco estão na base da construção de nanogeradores, roupas que geram energia e até da recentíssima piezoeletrônica, tudo graças à sua capacidade de gerar energia quando tensionados - o efeito piezoelétrico.

Eles são "cultivados" depositando-se controladamente as moléculas de óxido de zinco, por um processo chamado deposição de vapor químico, em que essas moléculas, inicialmente na forma de um gás, depositam-se sobre um substrato.

Essa deposição faz com que os nanofios cresçam verticalmente, como as cerdas de uma escova, formando uma floresta de nanofios. Como eles tocam o substrato apenas em um ponto, normalmente eles não compartilham qualquer característica com esse substrato.

Nanofios deitados

Babak Nikoobakht e Andrew Herzing desenvolveram uma nova técnica "dirigida pela superfície", que permite que os nanofios cresçam horizontalmente ao longo de um substrato, usando ouro como catalisador.

O ouro depositado sobre o substrato é aquecido a 900 graus Celsius, o que converte o material em nanopartículas que servem tanto como local de crescimento para os nanofios quanto como um meio para a cristalização das moléculas de óxido de zinco.

Conforme os nanocristais de óxido de zinco começam a crescer, rumo à formação de um nanofio, eles empurram a nanopartícula de ouro ao longo da superfície do substrato, criando um nanofio deitado sobre o substrato.

Como o nanofio está em contato total com o substrato - neste caso o nitreto de gálio -, ele é fortemente influenciado pelas propriedades do material de sustentação.

Nano-LEDs

Ao aumentar o tamanho das nanopartículas de ouro de 8 para 20 nanômetros, os nanofios geraram estruturas secundárias, parecidas com uma espinha de peixe, na qual a porção de óxido de zinco é rica em elétrons, enquanto a porção de nitreto de gálio tem falta de elétrons.

Quando a estrutura é carregada com eletricidade, a interface entre os dois materiais - conhecida como heterojunção p-n - permite que os elétrons fluam de um lado para outro.

O movimento dos elétrons produz luz, o que levou os cientistas a batizarem a estrutura de nano-LED.

Nikoobakht e Herzing agora querem melhorar a eficiência dos nano-LEDs, usando geometrias mais precisas e outros materiais que possam se mostrar mais eficazes.

O principal objetivo é criar fontes de luz pequenas o suficiente para serem inseridas no interior de biochips, onde a luz é essencial para a análise de compostos químicos.

Mais tópicos