Vemos cristales a nuestro alrededor: copos de nieve, cubitos de hielo, sal de mesa, piedras preciosas, por nombrar algunos. Invisibles a simple vista, pero de especial interés para los científicos, son "nanocables" cristalinos - alambres con un diámetro desolo unos pocos nanómetros y una longitud típica de un micrómetro.
Normalmente en forma de varilla, estos cables son un área interesante de investigación mundial debido a sus muchas aplicaciones potenciales, incluidos semiconductores y dispositivos ópticos y optoelectrónicos miniaturizados.
Como se informó en un reciente Naturaleza artículo, científicos del Centro de Materiales a Nanoescala CNM, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los EE. UU. DOE ubicada en el Laboratorio Nacional Argonne, desempeñaron un papel fundamental en el descubrimiento de una estructura de cristal retorcido similar al ADN creadocon un nanocable de sulfuro de germanio, también conocido como "material de van der Waals". La investigación se realizó en colaboración con la Universidad de California en Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
La estructura helicoidal similar al ADN se forma espontáneamente al darle al nanocable un "giro de Eshelby". El coautor principal Jie Wang, ex científico de materiales en CNM ahora en Thorlabs, Inc., explicó que el término "giro de Eshelby"se refiere a su descubridor, John Eshelby.
Mientras que un investigador asociado que trabajaba en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en la década de 1950, Eshelby realizó un importante análisis teórico de la "dislocación del tornillo" en una varilla delgada. Relacionando el efecto con los cristales, Wang notó que la "dislocación del tornillo ocurrecuando se aplica tensión a una forma de varilla en la que los átomos se reordenan en un patrón helicoidal ".
Cuando se aplica a un nanocable de sulfuro de germanio, esta torsión hace que se alargue y se ensanche en una estructura helicoidal.
"Es sorprendente que estos nanocables inorgánicos de sulfuro de germanio se parezcan tanto a la estructura orgánica del ADN", dijo el coautor Jianguo Wen, científico de materiales del CNM. "La naturaleza crea estructuras notables más allá de nuestra imaginación".
También importante, agregó el científico y coautor del CNM Dafei Jin, fue el hallazgo de que la nanoestructura se divide automáticamente en segmentos que se asemejan a ladrillos apilados helicoidalmente. Estos segmentos similares a ladrillos surgen de la liberación de energía a medida que el diámetro del cable crece de decenas denanómetros a micrómetros.
"El giro de Eshelby descubierto aquí ofrece una nueva forma de diseñar nanomateriales", dijo Wang. "Podemos adaptar estos nanocables de muchas maneras diferentes: períodos de giro de dos a veinte micrómetros, longitudes de hasta cientos de micrómetros y dimensiones radialesdesde varios cientos de nanómetros hasta unos diez micrómetros "
De este modo, los investigadores pueden ajustar las propiedades eléctricas y ópticas de los nanocables para optimizar el rendimiento para diferentes aplicaciones.
"Este es un descubrimiento importante de materiales", dijo Wen. "Estamos entusiasmados de haber descubierto, utilizando el microscopio electrónico de transmisión de alta resolución de CNM, las estructuras de dislocación que hacen que los nanocables tengan un giro Eshelby".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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