Nanohilo

Un nanohilo (nanowire en inglés) es un alambre con un diámetro del orden de un nanómetro (10^-9 metros). 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" (quantum wires). En general, esto tiene como consecuencia dinámicas electrónicas o de espín complicadas, que aún son objeto de investigación teórica.^[1]

Existen muchos tipos diferentes de nanohilos, incluyendo hilos metálicos (ej., Ni, Pt, au), semiconductores (ej., Si, InP, GaN, etc.), y aisladores (ej., SiO₂,TiO₂). Los nanohilos moleculares están compuestos de unidades de moleculares repetitivas ya sean orgánicas (ej. ADN) o inorgánicas (ej. Mo₆S_9-xI_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.

Introducción

Resulatado de una simulación atomística para una formación de un canal inverso (densidad del electrón) y alcance del voltaje entrante (threshold voltage)en un nanohilo de MOSFET. Vease que el voltaje entrante para este dispositivo es aproximadamente 0.45V.

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. 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

≈ 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.

Ejemplos de nanohilos incluyen nanohilos moleculares inorgánicos (Mo₆S_9-xI_x, Li₂Mo₆Se₆), 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. SiO₂,metales (ej. Ni, Pt).

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.

Referencias

Véase también

• Nanotubo inorgánico
• Nanotubo
• Nanotrónica
• Nanobelt
• Efecto Hall cuántico
• Hilo cuántico
• Punto cuántico
• Pozo cuántico

Enlaces externos

• Nanostructure Physics

• Original article on the Quantum Hall Effect: K. v. Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper; Phys. Rev. Lett. 45, 494-497 (1980).
• Nanowire Transistors Faster than Silicon
• Strongest theoretical nanowire produced at Australia's University of Melbourne.
• Penn Engineers Design Electronic Computer Memory in Nanoscale Form That Retrieves Data 1,000 Times Faster.