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Sus hallazgos, que permiten comprender a fondo la física de materiales, han sido el resultado del proyecto NODE («Nanowire-based one-dimensional electronics»), que recibió una financiación de aproximadamente 9,5 millones de euros del Sexto Programa Marco (6PM) de la UE. Este estudio se publica en el número de enero de la revista Nature Nanotechnology.

Los nanocables, conocidos también como «hilos cuánticos», son estructuras de átomos individuales producidas únicamente en laboratorios. Los nanocables semiconductores son prometedores para la nanoelectrónica, entre otras cosas, ya que podrían ser utilizados para conectar componentes minúsculos dentro de circuitos extremadamente pequeños en una «computadora molecular».

La mayoría de materiales semiconductores solían provocar en los nanocables irregularidades y fallos a medida que crecían. Estos defectos tienen un impacto negativo sobre las propiedades electrónicas y ópticas del material. En esta investigación reciente, los científicos utilizaron arseniuro de indio (InAs), un material valioso en la nanoelectrónica, el transporte de electrones y la espintrónica, para determinar cómo podría controlarse mejor la estructura de los nanocables.

«Dos de los parámetros clave que se necesitan para controlar la estructura cristalina son el diámetro de los nanocables y la temperatura a la que estos se fabrican», explica Kimberly Dick, coautor del estudio, de la Universidad de Lund (Suecia). «Pero, en total, hay unos diez o doce parámetros diferentes que deben ser controlados al producir los nanocables».

Los investigadores desarrollaron nanocables de diez a cien nanómetros de diámetro y de unos pocos micrómetros de longitud, y lo hicieron «cociendo» el material en su forma gaseosa y utilizando «semillas» de oro microscópicas para comenzar a crear el cable. El diámetro del cable se controlaba mediante el cambio de tamaño de la semilla. Así, lograron demostrar que es posible controlar el crecimiento de los nanocables y, de este modo, reducir drásticamente las irregularidades.

Asimismo, crearon diferentes estructuras cristalinas del mismo material variando la temperatura entre 400 y 480 grados centígrados. Mediante una sintonización selectiva de la estructura cristalina de InAs, pudieron fabricar «supergrillas» muy fuertes dentro de nanocables individuales de manera sistemática.

Los científicos demostraron que es posible fabricar nanocables sin defectos o imperfecciones, y que se puede alternar entre estructuras cristalinas diferentes a lo largo de un nanocable individual. Estas nuevas técnicas, que los autores creen que pueden aplicarse a otros materiales semiconductores, abren las puertas a los investigadores para el desarrollo de nuevas funciones para los nanocables.

El estudio proporciona pruebas experimentales para una teoría que ha sido ampliamente debatida. Según este estudio, «a pesar de que muchos autores han propuesto una estructura cristalina dependiente del diámetro, ésta es la primera vez que se ha demostrado tal efecto de forma experimental, con un alto nivel de control». Las imágenes de microscopio de los electrones muestran que la disposición de los átomos en el cristal del nanocable se corresponde exactamente con simulaciones teóricas.

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