Los nanohilos semiconductores son estructuras con un diámetro de unas decenas de nanómetros y una longitud de varias micras, similares a un cabello pero mil veces más pequeños. Hasta ahora, para determinar la orientación de estos materiales era necesario un complejo procedimiento en el que los nanohilos se analizaban uno a uno. La nueva técnica, que utiliza un microscopio de fuerza atómica y una sonda Kelvin, detecta fuerzas minúsculas y mide las características eléctricas de la superficie de la muestra. De esta forma es posible analizar simultáneamente la orientación de un gran número de nanohilos.
En forma de símil, explica Ana Cros, “este microscopio explora las superficies como lo hace una persona invidente para explorar su entorno: utiliza una punta a modo de bastón, y analiza cómo interacciona con la superficie a través de cambios en la vibración del mismo. La diferencia entre el microscopio y el bastón es que su punta es extremadamente afilada. Si además se aplica un potencial eléctrico es posible medir las características eléctricas de la superficie de objetos muy pequeños sin llegar siquiera a tocarlos”.
Con esta técnica, conocida como microscopia de fuerzas de sonda Kelvin, se ha podido determinar por primera vez la orientación individual de más de 100 nanohilos en una misma imagen.
Núria Garro explica que “esta técnica facilita enormemente el análisis y permite ganar tiempo: lo que antes se tardaba días en hacer, seleccionando los nanohilos de uno en uno y destruyendo la muestra, ahora requiere tan sólo unas horas, y la información se consigue sin que la muestra sufra ningún daño”.
El estudio es importante porque las propiedades de los dispositivos que se fabrican con estos materiales dependen de su orientación: igual que un imán tiene dos polos magnéticos, un nanohilo polar presenta dos polos eléctricos, con características diferentes. Los nanohilos semiconductores se encuentran entre las estructuras nanométricas más estudiadas en la actualidad. Destacan como piezas básicas para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos que van desde detectores y emisores de luz hasta nanosensores.
Este trabajo es uno de los primeros resultados de una nueva línea de investigación abierta en ICMUV para el estudio de procesos optoelectrónicos en materiales avanzados y superficies (POEMAS). El estudio se ha realizado como parte del proyecto europeo NANOWIRING del programa PEOPLE, liderado en Valencia por Núria Garro.
A. Minj, A. Cros, N. Garro, J. Colchero, T. Auzelle, B. Daudin
Assessment of Polarity in GaN Self-Assembled Nanowires by Electrical Force Microscopy
Nano Letters 15, 6770 (2015); September 18, 2015; DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02607
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