Una mariposa de oro a nanoescala proporciona una ruta más precisa para cultivar / sintetizar semiconductores a nanoescala que se pueden usar en nano-láser y otras aplicaciones.
Los investigadores de la Universidad de Hokkaido han ideado un enfoque único para fabricar semiconductores de tamaño nanométrico en una superficie metálica. Los detalles del método se informaron en la revista Nano letras y podría seguir investigando en la fabricación de emisores de luz y energía de tamaño nanométrico.
El enfoque, desarrollado por el Instituto de Investigación de Ciencias Electrónicas de la Universidad de Hokkaido y la Universidad de Hokkai-Gakuen, implica generar calor localizado en una nanopartícula de oro dentro de una nanoestructura en forma de mariposa. El calor provoca la síntesis hidrotérmica en la que el óxido de zinc semiconductor cristaliza en la nanopartícula de oro.
Los científicos han estado investigando formas de colocar cuidadosamente semiconductores de tamaño nano en partículas metálicas para utilizarlos en nano-láser y nano-litografía, por ejemplo. Pero los métodos actuales carecen de precisión o son demasiado costosos.
El enfoque desarrollado por el equipo japonés supera estos problemas.
El equipo realizó primero simulaciones para determinar las condiciones óptimas para controlar con precisión la generación de calor en nanoestructuras. Utilizaron un fenómeno llamado resonancia de plasmón superficial, un proceso que convierte parcialmente la luz en calor en materiales metálicos.
Según las simulaciones, una nanoestructura en forma de mariposa que consta de dos partículas de oro de rombo colocadas a cada lado de un nanorod de oro conduciría a condiciones óptimas. En este sistema, el nanorod, o el cuerpo de la mariposa, funciona como un nanocalentadorusando una luz polarizada específica. Después de rotar la polarización de la luz 90 grados, las partículas de rombo, o las alas de la mariposa, deberían funcionar como una antena para recoger la luz en los puntos de sub-ondas en la piel semiconductora de la mariposa.
Para probar esta teoría, fabricaron la mariposa dorada y la colocaron en agua dentro de una cámara de vidrio. Una solución hecha de partes iguales de nitrato de zinc, hexahidrato y hexametilentratramina se añadió a la cámara, que luego se selló y se colocó en una platina microscópicaCuando la luz láser brilló en el sistema dentro de la cámara, el nanorod se calentó y las partículas semiconductoras de óxido de zinc cristalizaron a lo largo de su superficie como esperaban.
Esto demostró que la nano antena de oro en forma de mariposa puede controlar con precisión dónde se produce la síntesis hidrotérmica asistida por plasmón, lo que permite la formación localizada de semiconductores de tamaño nanométrico.
"Se espera que más investigaciones conduzcan al desarrollo de potentes fuentes de luz de tamaño nanométrico, dispositivos de conversión fotoeléctrica altamente eficientes y fotocatalizadores", dice Keiji Sasaki del equipo de investigación de la Universidad de Hokkaido. "También podría conducir a aplicaciones en electrónica de semiconductoresy procesamiento óptico de información cuántica "
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Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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