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Abstrato

Nanofios como blocos de construção inovadores para a optoelectrónica

S. Filó Amboina

A eletrónica alimenta o mundo desde a invenção do primeiro transístor em 1925. Para onde quer que olhemos à nossa volta, vemos dispositivos alimentados eletricamente baseados em silício. O silício é simplesmente fantástico: é barato, fácil de trabalhar, generalizado e bem conhecido. para a electrónica básica - funciona muito bem e tentar encontrar algo melhor que o silício é como tentar melhorar a pólvora. O silício tem, no entanto, limitações que já são cumpridas hoje em dia: as últimas tendências apontam para dispositivos cada vez mais pequenos e com cores brilhantes. O primeiro é basicamente tratado em nanotecnologia: quando as dimensões de um objeto são da mesma ordem de grandeza do caminho livre médio dos eletrões, conseguimos um efeito conhecido como confinamento quântico, pelo qual a energia dos eletrões aumenta e as propriedades dos materiais mudam de acordo. O segundo é bem conhecido em optoelectrónica. O silício é um semicondutor de banda indireta, o que basicamente significa que a sua interação com a luz é prejudicada e não o torna o melhor candidato para dispositivos opticamente ativos. Existem objetos no mundo da nanotecnologia que visam ajudar nestes dois momentos: são chamados nanofios e são cristais muito finos, mas arbitrariamente longos, feitos de materiais diferentes, como semicondutores III-V ou II-VI. Tais cristais podem ser obtidos espontaneamente nas condições corretas de pressão, temperatura e átomos disponíveis, naquilo que é vulgarmente designado por “crescimento vapor-líquido-sólido”. Em tais processos, é utilizado um monocristal como substrato no qual gotículas líquidas de um material catalisador conduzem o “crescimento” do cristal utilizando átomos provenientes da fase de vapor. O tamanho da gota de líquido determina o diâmetro dos nanocristais e o tempo de crescimento afeta o seu comprimento. Estes cristais podem então ser “cercados” por uma camada de material diferente no estilo núcleo-invólucro, alterando a composição dos átomos na fase de vapor. O Nano-cachorro-quente assim obtido pode ser empregado como elemento activo solar, porque após a incidência da luz solar, são gerados pares de electrões-buracos, os portadores de carga separam-se entre o núcleo e o material da casca, produzindo de facto uma diferença de potencial, Et voila' obtivemos uma célula solar de alta eficiência: basta ligar as duas camadas separadamente, fechar o circuito elétrico, protegê-las com uma camada adicional não absorvente para evitar que os agentes atmosféricos danifiquem o nosso dispositivo.