ⓘ Nanohilo. Un nanohilo es un alambre con un diámetro del orden de un nanómetro. También se puede definir como la relación entre longitud y el ancho superios a 10 ..

                                     

ⓘ Nanohilo

Un nanohilo es un alambre con un diámetro del orden de un nanómetro. También se puede definir como la relación entre longitud y el ancho superios a 1000. Alternativamente, los nanohilos pueden ser definidos como estructuras que tienen un tamaño lateral restringido a diez o menos nanómetros y de una longitud libre. A estas escalas, los efectos de la mecánica cuántica son importantes - por lo tanto estos alambres, también son conocidos como hilos cuánticos ". En general, esto tiene como consecuencia dinámicas electrónicas o de espín complicadas, que aún son objeto de investigación teórica. ​

Existen muchos tipos diferentes de nanohilos, incluyendo hilos metálicos ej., Ni, Ag, Au, semiconductores, superconductores ej., YBCO y aisladores. Los nanohilos moleculares están compuestos de unidades de moleculares repetitivas ya sean orgánicas ej. ADN o inorgánicas ej. Mo 6 S 9-x I x.

Se ha especulado con el uso de nanohilos para ligar minúsculos componentes en circuitos extremadamente pequeños. Usando la nanotecnología, tales componentes pueden ser creados a partir de compuestos químicos.

                                     

1. Introducción

Los típicos nanohilos exhiben una relación de aspecto relación entre la longitud y el ancho de 1000 ó más. Por ello, a menudo se refieren como materiales unidimensionales 1-D. Los nanohilos tiene muchas propiedades interesantes que no se han visto en materiales tridimensionales, no afectados por efectos de borde. Esto es porque los electrones en los nanohilos tienen un confinamiento cuántico lateral y por ello ocupan niveles de energía que son diferentes de los niveles de energía continua tradicional o bandas encontradas en un sistema tridimensional.

Las características peculiares de este confinamiento cuántico exhibidas por ciertos nanohilos como los nanotubos de carbono se manifiestan a sí mismas en valores discretos de la conductancia eléctrica. Estos valores discretos surgen de una restricción de la mecánica cuántica en el número de electrones que pueden viajar a través del hilo en escala nanométrica. Estos valores discretos son referidos frecuentemente como el cuanto de la conductancia y son valores enteros de

2 e 2 h {\displaystyle {\frac {2e^{2}}{h}}} ≈ 12.9 kΩ -1

Son el inverso de la bien conocida unidad de resistencia h/e², que es más o menos igual a 25812.8 ohmios, y designada como la constante de von Klitzing R K después de Klaus von Klitzing, el descubridor de la cuantización exacta. Desde 1990, es aceptado un valor convencional fijo de R K-90.

Hay muchas aplicaciones donde los nanohilos pueden llegar a ser importantes: en electrónica, optoelectrónica y dispositivos nanoelectromecánicos, como aditivos en compuestos avanzados, para interconecciones metálicas en dispositivos de nanoescala cuántica, como emisores de campo y como contactos o terminales para los nanosensores biomoleculares.

                                     

2. Síntesis

Hay dos enfoques básicos para sintetizar nanohilos: de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. Un enfoque de arriba hacia abajo reduce una gran pieza de material a piezas pequeñas por diversos medios como la litografía o la electroforesis. Un enfoque de abajo hacia arriba sintetiza el nanohilo mediante la combinación de constituyentes adátomos. La mayoría de síntesis utilizan un enfoque ascendente. La síntesis inicial mediante cualquiera de los métodos a menudo puede ir seguida de un paso de tratamiento térmico con nanohilos, que a menudo implica una forma de oxidación autolimitada, para ajustar con precisión el tamaño y la relación de aspecto de las estructuras. ​

                                     

3. Tipos de Nanohilos

Ejemplos de nanohilos incluyen nanohilos moleculares inorgánicos Mo 6 S 9-x I x, Li 2 Mo 6 Se 6, que tienen un diámetro de 0.9 nm, y pueden ser cientos de micrómetros de largo. Otros ejemplos importantes están basados en semiconductores como InP, Si, GaN, etc., dieléctricos ej. SiO 2, TiO 2, o metales ej. Ni, Ag, Au.

                                     

3.1. Tipos de Nanohilos Nanohilos de Silicio

Nanohilos de Silicio SiNWs presentan propiedades ópticas, como baja reflexión y alta absorción, que pueden ser empleadas en el desarrollo de celdas solares con mejores rendimiento de conversión energética. Arreglos verticales de SiNWs pueden ser fabricados mediante crecimiento vapor-líquido-sólido, grabado de superficie con plata, litografía holográfica, y litografía de electrones. Diferentes arreglos pueden ser obtenidos dependiendo de los parámetros en el proceso de síntesis. Nanohilos con diámetros de 15 nm hasta 43 nm pueden ser obtenidos, con longitudes hasta de 1200 nm. En un arreglo de SiNWs el agrupamiento de los hilos se debe a fuerzas de Van deer Waals. ​

                                     

4. Propiedades de los Nanohilos

Propiedades Estructurales

Al igual que cualquier nanoestructura, los nanohilos presentan una gran relación entre sus propiedades y la relación de las dimensiones de la estructura. Al igual que los nanotubos pueden ser considerados como estructuras unidimensionales debido a que poseen dos de sus dimensiones dentro de la escala nanómétrica, es decir menor a 100 nm. ​