Esperimenti

Crescita di strutture quasi monodimensionali a base di ossidi

Il crescente interesse scientifico nei sistemi 1-D, come nanofili e nanotubi, stimola il loro sfruttamento funzionale, e le nanostrutture cristalline 1-D stanno oggi emergendo come basi per una elettronica di nuova generazione e dispositivi optoelettronici in scala nanometriche con prestazioni superiori.
Il potenziale dell’approccio bottom-up per la preparazione di una nuova generazione di materiali nanostrutturati, con dimensioni e forme controllate, è stata dimostrata per un certo numero di ossidi puri. Le tecniche di fabbricazione di nanostrutture omogenee 1-D hanno ottenuto il controllo sulla forma, aspetto, e disposizione cristallina in misura considerevole, e il miglioramento dei metodi di sintesi ha recentemente ottenuto la fabbricazione di nanofili 1-D e strutture eterogenee chimicamente non omogenee, ed infine, l’integrazione diretta di nanostrutture funzionali in nano-dispositivi.
Nel gruppo SENSOR vengono sintetizzati e caratterizzati cristalli singoli quasi monodimensionali (in forma di nanofili) di ossidi di Zn, Sn, Cu, W, Ni, Nb e In, ottenuti mediante tecniche di deposizione fisiche (PVD) e chimiche (CVD) (Figura 1). L’evaporazione termica di ossidi o di precursori in forma di polveri avviene in condizioni controllate, ed è ottenuta in forni tubolari a bassa pressione. Sono inoltre state cresciute strutture gerarchiche di ossidi metallici, ottenute da procedimento a diverse fasi ed utilizzando dei catalizzatori. Inoltre, sono studiate alcune tecniche di crescita in fase liquida per la preparazione nanostrutture di ossido di Zn e Cu. Abbiamo ottenuto bi-piramidi di Cu2O attraverso la riduzione di Cu(OH)2, utilizzando l’idrazina come agente riducente.
Anodizzazione Elettrochimica
SENSOR utilizza anche l’anodizzazione elettrochimica per preparare ossidi in forma di strutture quasi 1D. La superficie del metallo può essere facilmente ed economicamente ossidata e modificata con il metodo dell’anodizzazione elettrochimica. Sono stati eseguiti dei processi di anodizzazione di fogli di titanio e di film sottili su substrati solidi ed anche flessibili (Es. polimeri) utilizzando una cella elettrochimica a due elettrodi. La morfologia e la forma risultante del titanio anodizzato è fortemente dipendente dalle condizioni sperimentali, quali ad esempio il tipo e la concentrazione di elettroliti, la corrente e la tensione applicata, la temperatura ed il tempo di anodizzazione (Figura 2). Le nanostrutture preparate sono state poi completamente caratterizzate in termini di proprietà morfologiche, strutturali, elettriche e ottiche, sia in forma di matasse di nanofili (NWs) allineati verticalmente, che transistor formati da singoli NW.

Immagine SEM dei nanofili di ossido di Cu preparati per ossidazione termica

Immagine SEM di un array di nanotubi di titania ottenuti per anodizzazione elettrochimica su un substrato flessibile