Il processo di nucleazione a partire da nanoparticelle d'oro è stato seguito "in diretta" grazie alla tecnica di microscopia elettronica a trasmissione.I nanocavi di silicio potrebbero essere la soluzione ideale per la realizzazione dei futuri computer e dell’elettronica di consumo per una loro interessante caratteristica: crescono sempre esattamente allo stesso modo.I ricercatori del Thomas J. Watson Research Center dell’IBM di Yorktown Heights, nello stato di New York, in collaborazione con quelli del Birck Nanotechnology Center della Purdue University hanno utilizzato la tecnica di microscopia elettronica a trasmissione per osservare in che modo procede il processo di nucleazione dei nanocavi di silicio in cui piccole particelle di quest’elemento cominciano ad aggregarsi fino a formare strutture rettilinee - i cosiddetti nanocacavi - secondo un processo del tutto analogo alla formazione del ghiaccio quando l’acqua viene portata al di sotto della temperatura di solidificazione."L’aspetto inusuale della nostra ricerca è che stiamo osservando questi fenomeni a una scala estremamente piccola”, ha spiegato Eric Stach, docente di ingegneria dei materiali della Purdue e autore dell'articolo apparso sull'ultimo numero della rivista "Science". "I maggiori risultati sono la possibilità di osservare il processo di nucleazione a tali scale e che lo stesso processo può essere ripetuto virtualmente all’infinito, cosicché è possibile misurare e prevedere che cosa stia accadendo: queste due circostanze consentono di progettare, con un alto grado di confidenza, sistemi che successivamente entreranno nella produzione di nanocavi per l’elettronica utilizzando questo tipo di materiale come materia prima."
Secondo quanto descritto nel lavoro, i nanocavi di silicio cominciano a formarsi su un supporto costituito da piccole nanoparticelle d’oro, di dimensioni che vanno da 10 a 40 nanometri, o miliardesimo di metro (per confronto, un globulo rosso umano è 100 volte più grande di una di queste particelle).
Le particelle d'oro sono poste nella camera a vuoto del microscopio e poi esposte a un gas contenente silicio: l'oro funge quindi da catalizzatore per la separazione dal gas delle particelle di silicio che vanno poi a formare i nanocavi solidi.
Le particelle sono riscaldate fino a 600 gradi Celsius o più, e ciò causa una fusione in condizioni di “supersaturazione”: l’oro liquido contiene troppo silicio, che perciò precipita in forma solida iniziando la formazione del nanocavo.
"Abbiamo riscontrato che si verifica una singola nucleazione in ogni gocciolina e che tutti tali eventi avvengono in modo controllabile”, ha continuato Stach. "Ciò implica che se si sta cercando di creare dispositivi elettronici basati su queste tecnologie, è possibile prevedere realmente quando sta per iniziare il processo di crescita del cristallo." (fc)
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