Ottenere Wired con Nanowires - dummies

I nanofili sono semplicemente molto minuscoli fili. Sono composti da metalli come argento, oro o ferro o semiconduttori come silicio, ossido di zinco e germanio. Le nanoparticelle sono utilizzate per creare questi piccoli nanofili, che possono avere un diametro piccolo come 3 nanometri.

Crescere nanofili

La produzione di nanofili è simile ai nanotubi; richiede l'uso di una particella di catalizzatore in una camera di reazione riscaldata. Per coltivare nanofili composti da nitruro di gallio, i ricercatori dell'Università di Harvard trasportano gas di azoto e gallio vaporizzato attraverso la camera di reazione contenente un bersaglio di ferro. Le nanoparticelle di ferro vengono vaporizzate dal bersaglio da un laser per fungere da catalizzatore. Sia le molecole di gallio che quelle di azoto si dissolvono nella nanoparticella di ferro. Quando si ottiene così tanto gallio e azoto nella particella che inizia a sudare dalla superficie, le molecole precipitano sulla superficie della particella dove si combinano per far crescere il nanofilo.

Quando cresci dei nanofili, i materiali che usi devono essere solubili nella nanoparticella del catalizzatore. Ad esempio, per coltivare nanofili di silicio, viene utilizzata una nanoparticella di catalizzatore d'oro perché il silicio si dissolve in oro.

Per far crescere array di nanofili - ideali per realizzare dispositivi elettronici o sensori - è possibile utilizzare nanoparticelle di catalizzatore posizionate su un substrato solido, piuttosto che nanoparticelle in un vapore. Ad esempio, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology hanno utilizzato nanoparticelle d'oro su una superficie di zaffiro come catalizzatori per la crescita di matrici di nanofili composti di ossido di zinco. Modificando la dimensione delle nanoparticelle d'oro, sono in grado di controllare se i nanofili crescono verticalmente inclinati di 60 gradi rispetto alla superficie o orizzontalmente lungo la superficie.

Nanofili al lavoro

Diversi gruppi di ricerca hanno dimostrato l'uso di nanofili per creare dispositivi di memoria e transistor. I ricercatori di Hewlett-Packard e della University of California di Los Angeles hanno dimostrato che una cellula di memoria può essere formata all'incrocio di due nanofili. Usando una serie un po 'più complicata di nanofili, hanno anche creato un dispositivo simile a un transistor chiamato latch crossbar.

La gente della University of Southern California e il NASA Ames Research Center hanno dimostrato un dispositivo di memoria che utilizza nanofili di ossido di indio. Stanno prevedendo che questo dispositivo sarà in grado di memorizzare 40 gigabit per centimetro quadrato, che è un sacco di dati secondo gli standard di nessuno.

Costruire transistor e dispositivi di memoria utilizzati nei chip dei computer da materiali della larghezza di un nanometro, come i nanofili, è chiamato elettronica molecolare.

Nel frattempo, all'università di Harvard hanno dimostrato un sensore a base di nanofili in grado di rilevare le malattie nei campioni di sangue. La parte operativa del sensore è un nanofilo che è stato funzionalizzato attaccando alcune molecole di acido nucleico ad esso. Le molecole di acido nucleico si legano a un gene della fibrosi cistica se è presente in un campione di sangue. Quando ciò accade, la conduttanza dei nanofili cambia. Il cambiamento nella conduttanza del nanofilo causa il flusso di corrente.

Questo tipo di sensore ha il potenziale di fornire analisi immediate dei campioni di sangue per una varietà di malattie, possibilmente nel proprio studio del medico con solo una punta di spillo nel dito. È molto più comodo che dare fiale piene di sangue e aspettare che un test torni da un laboratorio. Inoltre, questo sensore è estremamente sensibile e potrebbe rilevare malattie che non siamo mai stati in grado di rilevare prima o rilevare virus in una fase precedente.

Ma c'è una sfida importante per i ricercatori che sviluppano questa tecnica, con nanofili o nanotubi: devono trovare un modo per rendere i sensori selettivi e prevenire falsi segnali. Nella dimostrazione di Harvard, lo hanno fatto usando un acido nucleico specifico che si sarebbe legato solo al gene della fibrosi cistica.

Infine, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology, così come quelli del Max Planck Institute, stanno studiando l'uso dei nanofili per aumentare la densità di un supporto magnetico di registrazione (come le unità disco utilizzate nei computer). Entrambi i gruppi sono stati in grado di depositare array di nanofili magnetici e il loro lavoro dimostra che è possibile utilizzare questo tipo di struttura per archiviare le informazioni a una densità molto più elevata rispetto alle attuali unità disco. Tuttavia, altri ricercatori stanno studiando l'idea di usare certi arrangiamenti di particelle nane per fare la stessa cosa dei nanofili. È una questione di quale idea vincerà.