Nanotecnologia

Nanofio 1D tem propriedade 3D com 6X mais potência

Piezoeletricidade de nanofio é 6 vezes maior
Diagrama da piezoeletricidade apresentada por um único nanofio.[Imagem: Horacio Espinosa]

Comportamento 3D em 1D

Os nanofios são frequentemente considerados estruturas unidimensionais.

Não é para menos, já que eles muitas vezes são construídos átomo por átomo.

Por sua vez, a piezoeletricidade - a capacidade de um material gerar energia quando submetido a um estresse mecânico - é uma propriedade tipicamente tridimensional.

Surpreendentemente, um experimento em nanoescala demonstrou que nanofios de um dos materiais piezoelétricos mais promissores são até 6 vezes mais eficientes do que o material maciço, em escala macro.

Nitreto de gálio

O material é o nitreto de gálio, o semicondutor que viabiliza os lasers azuis - lembre-se de um disco blu-ray - e a maioria dos LEDs.

Mais recentemente, o nitreto de gálio está permitindo a criação de nanogeradores, que transformam o movimento do corpo humano ou pequenas vibrações do meio ambiente em energia.

Horacio Espinosa e seus colegas da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, demonstraram que esses nanogeradores podem ser muito mais eficientes se forem fabricados na forma de nanofios.

Os experimentos mostraram que nanofios com apenas 60 nanômetros de espessura apresentam um comportamento piezoelétrico em 3D que é até 6 vezes maior do que o material maciço.

Potência macro

Os resultados são entusiasmadores para o campo emergente da colheita de energia, sobretudo para a alimentação de equipamentos portáteis e implantes médicos.

Embora o conceito de nanogerador dispense apresentações e justificativas, a pequena quantidade energia gerada tem limitado sua aplicação prática - mas seis vezes mais energia é suficiente para usos muito mais potentes.

"Foi um grande desafio fazer essas medições, já que precisamos medir com precisão deslocamentos 100 vezes menores do que o tamanho de um átomo de hidrogênio," contou Majid Minary, membro da equipe.

A medição do deslocamento é necessária para estabelecer uma relação precisa entre a tensão mecânica a que o material é submetido e a carga elétrica que ele gera.

O desafio agora é produzir nanofios em quantidades que possam ser úteis em escala macro.

Bibliografia:

Individual GaN Nanowires Exhibit Strong Piezoelectricity in 3D
Majid Minary-Jolandan, Rodrigo A. Bernal, Irma Kuljanishvili, Victor Parpoil, Horacio D. Espinosa
Nano Letters
Vol.: Articles ASAP
DOI: 10.1021/nl204043y




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