O nitreto de gálio (GaN), um material central para LEDs e a eletrônica, pode agora ser obtido na forma de nanocristais. O estudo foi publicado em 15 de julho na Nature.
Um nanocristal é um cristal cujas dimensões são medidas em bilionésimos de metro. Nessa escala, suas propriedades ópticas e eletrônicas podem diferir daquelas do material em massa. Essas partículas também podem ser dispersas em um líquido. Tornam-se então mais fáceis de depositar como tinta ou misturar com outros materiais.
Exemplo de transistores de alta mobilidade eletrônica GaN (fabricados pelo Instituto Ferdinand-Braun).
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O nitreto de gálio, ou GaN, já é usado na iluminação LED e em componentes eletrônicos projetados para operar em alta potência. Sua estabilidade química e térmica é uma vantagem nesses usos. No entanto, essa mesma estabilidade tornava difícil a fabricação de nanocristais coloidais, ou seja, suspensos de forma controlada em uma solução.
A dificuldade vem das ligações muito fortes entre o metal e o nitrogênio. Para formar pequenos cristais regulares, os átomos precisam ser capazes de se reorganizar durante a síntese. Os processos usuais exigem então temperaturas elevadas, incompatíveis com os solventes usados para fabricar muitos nanocristais.
A equipe contornou esse problema com um banho de sais inorgânicos fundidos. Nesse meio, ela fez reagir halogenetos metálicos com amônia sob pressão. Os pesquisadores identificaram condições de temperatura e pressão nas quais as ligações metal-nitrogênio podem se romper e depois se re-formar com facilidade suficiente para permitir o crescimento de nanocristais.
O método não diz respeito apenas ao GaN. Os autores também relatam a síntese de nanocristais de nitreto de titânio, vanádio, nióbio, molibdênio, tântalo e tungstênio. Alguns desses materiais já são empregados em revestimentos resistentes, catalisadores, supercondutores ou implantes médicos.
Esses nanocristais podem ampliar as formas de usar os nitretos. Os pesquisadores mencionam especialmente a eletrônica impressa, dispositivos flexíveis e a integração em polímeros ou tecidos. Essas aplicações, no entanto, ainda precisam ser desenvolvidas.
O próximo passo dependerá da capacidade de produzir essas partículas em maior escala e integrá-las em componentes funcionais. Esse resultado fornece aos laboratórios uma nova família de nanomateriais, anteriormente muito difícil de obter nessa forma.