Ver el código de «Nanohilo»

Un '''nanohilo''' ('''nanowire''' en inglés) es un alambre con un diámetro del orden de un [[nanómetro]] (10<sup>-9</sup> metros). También se puede definir como la relación entre longitud y el ancho superior 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 "'''[[hilo cuántico|hilos cuánticos]]'''" ('''quantum wires'''). En general, esto tiene como consecuencia dinámicas electrónicas o de espín complicadas, que aún son objeto de investigación teórica.<ref>''Ver, por ejemplo: Spin dynamics in InAs nanowire quantum dots coupled to a transmission line, M. Trif, V. N. Golovach, D. Loss, Physical Review B, 77, 045434, 2008''</ref>

Existen muchos tipos diferentes de nanohilos, incluyendo hilos metálicos (ej., [[Níquel|Ni]], [[Plata|Ag]], [[Oro|Au]]), semiconductores (ej., [[silicio|Si]], [[Fosfuro de indio|InP]], [[Nitruro de galio|GaN]], etc.), superconductores (ej., [[YBCO]]) y aisladores (ej., [[SiO2|SiO<sub>2</sub>]], [[Óxido de titanio (IV)|TiO<sub>2</sub>]]). Los nanohilos moleculares están compuestos de unidades de moleculares repetitivas ya sean orgánicas (ej. [[ADN]]) o inorgánicas (ej. Mo<sub>6</sub>S<sub>9-x</sub>I<sub>x</sub>).

Se ha especulado con el uso de nanohilos para ligar minúsculos [[Componente electrónico|componentes]] en [[circuito electrónico|circuitos]] extremadamente pequeños. Usando la [[nanotecnología]], tales componentes pueden ser creados a partir de [[compuesto químico|compuestos químicos]].

== Introducción ==
[[Archivo:Threshold_formation.gif|miniaturadeimagen|derecha|500px|Resultado 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. Véase 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 o 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 [[efecto de borde|efectos de borde]]. Esto es porque los [[electrón|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 [[nanotubo de carbono|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 [[número entero|enteros]] de

:<math>\frac{2e^2}{h}</math> ≈ 12.9 kΩ<sup>-1</sup>

Son el inverso de la bien conocida unidad de resistencia ''h/e²'', que es más o menos igual a 25812.8 [[ohmio]]s, y designada como la constante de von Klitzing [http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?rk|search_for=RK ''R''<sub>K</sub>] (después de [[Klaus von Klitzing]], el descubridor de la cuantización exacta). Desde 1990, es aceptado un valor convencional fijo de [http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?rk90|search_for=RK ''R''<sub>K-90</sub>].

Hay muchas aplicaciones donde los nanohilos pueden llegar a ser importantes: en [[electrónica]], [[optoelectrónica]] y dispositivos [[nanoelectromecánica|nanoelectromecánicos]], como aditivos en compuestos avanzados, para interconecciones metálicas en dispositivos de nanoescala cuántica, como emisores de campo y como contactos o [[terminal]]es para los [[nanosensor]]es [[biomolecular]]es.

== 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.<ref>{{Cita publicación|url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S209503491630040X|título=Two-dimensional modeling of the self-limiting oxidation in silicon and tungsten nanowires|apellidos=Liu|nombre=Mingchao|apellidos2=Jin|nombre2=Peng|publicación=Theoretical and Applied Mechanics Letters|volumen=6|número=5|páginas=195–199|fechaacceso=5 de abril de 2018|doi=10.1016/j.taml.2016.08.002|apellidos3=Xu|nombre3=Zhiping|apellidos4=Hanaor|nombre4=Dorian A.H.|apellidos5=Gan|nombre5=Yixiang|apellidos6=Chen|nombre6=Changqing}}</ref>

La producción de nanohilos usa varias técnicas de laboratorio comunes, que incluyen la suspensión, la deposición [[electroquímica]], la [[Deposición de vapor mediante procesos químicos organometálicos|deposición de vapor]] y el crecimiento de [[Vapor–liquid–solid_method|VLS]]. La tecnología de seguimiento de iones permite el crecimiento de nanohilos homogéneos y segmentados de hasta 8 nm de diámetro.

=== Suspensión ===
Un nanohilo suspendido es cable producto producido en una cámara de alto vacío sostenida en las extremidades longitudinales. Los nanohilos suspendidos pueden ser producidos por:

* El grabado químico de un cable más grande
* El bombardeo de un cable más grande, típicamente con iones altamente energéticos
* Sangra la punta de un [[Microscopio de efecto túnel|STM]] en la superficie de un metal cerca de su punto de fusión y luego lo retrae

=== Crecimiento de VLS ===
Una técnica común para crear un nanohilo es el método vapor-líquido-[[Vapor–liquid–solid_method|sólido]] (VLS). Este proceso puede producir nanohilos cristalinos de alta calidad de muchos materiales [[semiconductor]]es: por ejemplo, los nanohilos de silicio cristalino simple (SiNW) cultivados con VLS con superficies lisas podrían tener excelentes propiedades, como la eslasticidad ultragrande.<ref>{{Cita publicación|url=http://advances.sciencemag.org/content/2/8/e1501382|título=Approaching the ideal elastic strain limit in silicon nanowires|apellidos=Zhang|nombre=Hongti|apellidos2=Tersoff|nombre2=Jerry|fecha=1 de agosto de 2016|publicación=Science Advances|volumen=2|número=8|páginas=e1501382|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=2375-2548|doi=10.1126/sciadv.1501382|apellidos3=Xu|nombre3=Shang|apellidos4=Chen|nombre4=Huixin|apellidos5=Zhang|nombre5=Qiaobao|apellidos6=Zhang|nombre6=Kaili|apellidos7=Yang|nombre7=Yong|apellidos8=Lee|nombre8=Chun-Sing|apellidos9=Tu|nombre9=King-Ning}}</ref> Este método utiliza un material fuente de partículas eliminadas por [[láser]] o un gas de alimentación como el [[silano]].

La síntesis VLS requiere un catalizador. Para los nanohilos, los mejores catalizadores son [[nanopartícula]]s de metal líquido (como el [[oro]]), que pueden autoensamblarse a partir de una película delgada mediante deshumectación, o comprarse en forma coloidal y depositarse en un sustrato.

La fuente ingresa a estas [[Nanopartícula|nanoparticulas]] y comienza a saturarlos. Al alcanzar la sobresaturación, la fuente se solidifica y crece hacia fuera desde la [[nanopartícula]]. Simplemente apagando la fuente puede ajustar la longitud final del nanohilo. El cambio de fuentes mientras aún está en la fase de crecimiento puede crear nanoclables compuestos con superredes de materiales alternados. Una reacción en fase vapor de fase única a temperatura elevada sintetiza nanohilos inorgánicos tales como Mo<sub>6</sub> S<sub>9-X</sub> I<sub>X</sub>. Desde otro punto de vista, tales nanohilos son [[polímero]]s de clúster.

=== Síntesis de fase de solución ===
La síntesis en fase de solución se refiere a las técnicas que producen nanohilo en solución, Pueden producir nanohilos de muchos tipos de materiales. La síntesis en fase de solución tiene la ventaja de que puede producir cantidades muy grandes en comparación con otros métodos. En una técnica, la síntesis de [[poliol]], [[etilenglicol]] es tanto disolvente como [[agente reductor]]. Esta técnica es particularmente versátil en la producción de nanhilos de [[oro]], [[plomo]], [[platino]] y [[plata]].<ref>{{Cita publicación|url=http://doi.wiley.com/10.1002/cnma.201500123|título=Self-Heating Approach to the Fast Production of Uniform Metal Nanostructures|apellidos=Yin|nombre=Xi|apellidos2=Wu|nombre2=Jianbo|fecha=1 de enero de 2016|publicación=ChemNanoMat|volumen=2|número=1|páginas=37–41|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=2199-692X|doi=10.1002/cnma.201500123|apellidos3=Li|nombre3=Panpan|apellidos4=Shi|nombre4=Miao|apellidos5=Yang|nombre5=Hong}}</ref>

El método de crecimiento [[fluido supercrítico]] líquido-sólido<ref>{{Cita publicación|url=https://doi.org/10.1021/cm2007704|título=Rapid SFLS Synthesis of Si Nanowires Using Trisilane with In situ Alkyl-Amine Passivation|apellidos=Heitsch|nombre=Andrew T.|apellidos2=Akhavan|nombre2=Vahid A.|fecha=14 de junio de 2011|publicación=Chemistry of Materials|volumen=23|número=11|páginas=2697–2699|fechaacceso=5 de abril de 2018|issn=0897-4756|doi=10.1021/cm2007704|apellidos3=Korgel|nombre3=Brian A.}}</ref><ref>{{Cita publicación|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10688792|título=Control of thickness and orientation of solution-grown silicon nanowires|apellidos=Holmes|nombre=null|apellidos2=Johnston|nombre2=null|fecha=25 de febrero de 2000|publicación=Science (New York, N.Y.)|volumen=287|número=5457|páginas=1471–1473|fechaacceso=5 de abril de 2018|issn=1095-9203|pmid=10688792|apellidos3=Doty|nombre3=null|apellidos4=Korgel|nombre4=null}}</ref> se puede utilizar para sintetizar nanohilos [[semiconductor]]es, por ejemplo, [[Silicio|Si]] y [[Germanio|Ge]]. Mediante el uso de nanocristales metálicos como semillas, los precursores [[Compuesto organometálico|organometálicos]]<ref>{{Cita publicación|url=http://doi.wiley.com/10.1002/adma.200390101|título=Supercritical Fluid–Liquid–Solid (SFLS) Synthesis of Si and Ge Nanowires Seeded by Colloidal Metal Nanocrystals|apellidos=Hanrath|nombre=T.|apellidos2=Korgel|nombre2=B.A.|fecha=4 de marzo de 2003|publicación=Advanced Materials|volumen=15|número=5|páginas=437–440|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=1521-4095|doi=10.1002/adma.200390101}}</ref> [[Silicio|Si]] y [[Germanio|Ge]] se alimentan a un reactor lleno con un solvente orgánico supercrítico, tal como [[tolueno]]. La temólisis da como resultado la degradación del precursor, permitiendo la liberación de [[Silicio|Si]] o [[Germanio|Ge]], y la disolución en los nanocristales metálicos. A medida que se agrega más soluto semiconductor de la fase supercrítica ( debido a un gradiente de concentración), precipita una semilla de nanocristal sólido y un nanohilo crece uniaxialmente a partir de la semilla de nanocristal.

=== Crecimiento no catalítico ===
Los nanohilos también se pueden sintetizar sin la ayuda de catalizadores, lo que da una ventaja de los nanohilos puros y minimiza la cantidad de pasos tecnológicos. Los métodos más sencillos para obtener nanohilos de óxido de metal utilizan el calentamiento ordinario de los metales, por ejemplo, un cable de metal calentado con batería, mediante el [[Joule_heating|calentamiento de Joule]] en e aire se puede realizar fácilmente.<ref>{{Cita publicación|url=http://stacks.iop.org/0957-4484/20/i=16/a=165603?key=crossref.7495cfbe54edca7f17abc710268439f5|título=A novel method for metal oxide nanowire synthesis|apellidos=Rackauskas|nombre=Simas|apellidos2=Nasibulin|nombre2=Albert G|publicación=Nanotechnology|volumen=20|número=16|doi=10.1088/0957-4484/20/16/165603|apellidos3=Jiang|nombre3=Hua|apellidos4=Tian|nombre4=Ying|apellidos5=Kleshch|nombre5=Victor I|apellidos6=Sainio|nombre6=Jani|apellidos7=Obraztsova|nombre7=Elena D|apellidos8=Bokova|nombre8=Sofia N|apellidos9=Obraztsov|nombre9=Alexander N}}</ref>

La gran mayoría de los mecanismos de formación de nanohilos se explican mediante el uso de nanopartículas catalíticas, que impulsan el crecimiento de los nanocables y se agregan intencionalmente o se generan durante el crecimiento. Sin embargo, los mecanismo para el crecimientos libre de catalizadores de nanohilos ( o bigotes) eran conocidos desde la década de 1950.<ref>{{Cita publicación|url=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0001616055900419|título=A growth mechanism for mercury whiskers|apellidos=Sears|nombre=G.W|publicación=Acta Metallurgica|volumen=3|número=4|páginas=361–366|fechaacceso=5 de abril de 2018|doi=10.1016/0001-6160(55)90041-9}}</ref> La formación espontánea de nanohilos por métodos no catalíticos se explican por [[Dislocación (defecto cristalino)|dislocación]] presenten en direcciones específicas o a la [[anisotropía]] de crecimiento de varias caras de cristal.<ref>{{Cita publicación|url=http://xlink.rsc.org/?DOI=df9490500048|título=The influence of dislocations on crystal growth|apellidos=Frank|nombre=F. C.|fecha=1 de enero de 1949|publicación=Discussions of the Faraday Society|volumen=5|número=0|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=0366-9033|doi=10.1039/df9490500048}}</ref><ref>{{Cita publicación|url=http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/243/866/299|título=The growth of crystals and the equilibrium structure of their surfaces|apellidos=K|nombre=Burton W.|apellidos2=N|nombre2=Cabrera|fecha=12 de junio de 1951|publicación=Phil. Trans. R. Soc. Lond. A|volumen=243|número=866|páginas=299–358|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=0080-4614|doi=10.1098/rsta.1951.0006|apellidos3=C|nombre3=Frank F.}}</ref> Más recientemente, después del avance de la [[Microscopía|microscopia]] se demostró el crecimiento de nanohilos impulsado por [[Dislocation#Screw_dislocations|dislocaciones de tornillo]]<ref>{{Cita publicación|url=http://science.sciencemag.org/content/320/5879/1060|título=Dislocation-Driven Nanowire Growth and Eshelby Twist|apellidos=Bierman|nombre=Matthew J.|apellidos2=Lau|nombre2=Y. K. Albert|fecha=23 de mayo de 2008|publicación=Science|volumen=320|número=5879|páginas=1060–1063|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.1157131|pmid=18451264|apellidos3=Kvit|nombre3=Alexander V.|apellidos4=Schmitt|nombre4=Andrew L.|apellidos5=Jin|nombre5=Song}}</ref><ref>{{Cita publicación|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20413496|título=Mechanism and kinetics of spontaneous nanotube growth driven by screw dislocations|apellidos=Morin|nombre=Stephen A.|apellidos2=Bierman|nombre2=Matthew J.|fecha=23 de abril de 2010|publicación=Science (New York, N.Y.)|volumen=328|número=5977|páginas=476–480|fechaacceso=5 de abril de 2018|issn=1095-9203|doi=10.1126/science.1182977|pmid=20413496|apellidos3=Tong|nombre3=Jonathan|apellidos4=Jin|nombre4=Song}}</ref> o [[Crystal_twinning|límites gemelos]].<ref>{{Cita publicación|url=https://doi.org/10.1021/nl502687s|título=In Situ Study of Noncatalytic Metal Oxide Nanowire Growth|apellidos=Rackauskas|nombre=Simas|apellidos2=Jiang|nombre2=Hua|fecha=8 de octubre de 2014|publicación=Nano Letters|volumen=14|número=10|páginas=5810–5813|fechaacceso=5 de abril de 2018|issn=1530-6984|doi=10.1021/nl502687s|apellidos3=Wagner|nombre3=Jakob B.|apellidos4=Shandakov|nombre4=Sergey D.|apellidos5=Hansen|nombre5=Thomas W.|apellidos6=Kauppinen|nombre6=Esko I.|apellidos7=Nasibulin|nombre7=Albert G.}}</ref>

=== Síntesis de nanohilos metálicos con plantilla de ADN ===
Un campo emergente es usar cadenas de [[Ácido desoxirribonucleico|ADN]] como andamios para la síntesis de nanohilos metálicos. Este métodos se investiga tanto para la síntesis de nanohilos metálicos en [[Componente electrónico|componentes electrónicos]] como para aplicaciones de [[biosensor]]es, en los que permiten la transducción de una cadena de [[Ácido desoxirribonucleico|ADN]] en un nanohilo metálicos que puede detectarse eléctricamente. Típicamente, las cadenas de ADN de cadena corta se estiran, después de lo cual se decoran con nanopartículas metálicas que se han funcionalizado con hebras de ADN de cadena corta complementarias.<ref>{{Cita publicación|url=http://www.nature.com/articles/micronano201784|título=Efficient DNA-assisted synthesis of trans-membrane gold nanowires|apellidos=Guo|nombre=Maoxiang|apellidos2=Hernández-Neuta|nombre2=Iván|fecha=12 de febrero de 2018|publicación=Microsystems & Nanoengineering|volumen=4|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=En|issn=2055-7434|doi=10.1038/micronano.2017.84|apellidos3=Madaboosi|nombre3=Narayanan|apellidos4=Nilsson|nombre4=Mats|apellidos5=Wijngaart|nombre5=Wouter van der}}</ref><ref>{{Cita publicación|url=https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b01961|título=Temperature-Dependent Charge Transport through Individually Contacted DNA Origami-Based Au Nanowires|apellidos=Teschome|nombre=Bezu|apellidos2=Facsko|nombre2=Stefan|fecha=11 de octubre de 2016|publicación=Langmuir|volumen=32|número=40|páginas=10159–10165|fechaacceso=5 de abril de 2018|issn=0743-7463|doi=10.1021/acs.langmuir.6b01961|apellidos3=Schönherr|nombre3=Tommy|apellidos4=Kerbusch|nombre4=Jochen|apellidos5=Keller|nombre5=Adrian|apellidos6=Erbe|nombre6=Artur}}</ref><ref>{{Cita publicación|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.86.3670|título=Metallic Conduction through Engineered DNA: DNA Nanoelectronic Building Blocks|apellidos=Rakitin|nombre=A.|fecha=2001|publicación=Physical Review Letters|volumen=86|número=16|páginas=3670–3673|fechaacceso=5 de abril de 2018|doi=10.1103/physrevlett.86.3670}}</ref><ref>{{Cita publicación|url=http://doi.wiley.com/10.1002/adma.200400244|título=DNA-Templated Assembly of a Protein-Functionalized Nanogap Electrode|apellidos=Ongaro|nombre=A.|apellidos2=Griffin|nombre2=F.|fecha=18 de octubre de 2004|publicación=Advanced Materials|volumen=16|número=20|páginas=1799–1803|fechaacceso=5 de abril de 2018|idioma=en|issn=1521-4095|doi=10.1002/adma.200400244|apellidos3=Nagle|nombre3=L.|apellidos4=Iacopino|nombre4=D.|apellidos5=Eritja|nombre5=R.|apellidos6=Fitzmaurice|nombre6=D.}}</ref>

== Tipos ==
Ejemplos de nanohilos incluyen nanohilos moleculares inorgánicos (Mo<sub>6</sub>S<sub>9-x</sub>I<sub>x</sub>, Li<sub>2</sub>Mo<sub>6</sub>Se<sub>6</sub>), que tienen un diámetro de 0.9 [[nanómetro|nm]], y pueden ser cientos de [[micrómetro (unidad de longitud)|micrómetros]] de largo. Otros ejemplos importantes están basados en [[semiconductor]]es como [[fosfuro de indio|InP]], [[Silicio|Si]], [[Nitruro de galio|GaN]], etc., [[dieléctrico]]s (ej. [[óxido de silicio|SiO<sub>2</sub>]], [[óxido de titanio|TiO<sub>2</sub>]]), o [[metal]]es (ej. [[níquel|Ni]], [[Plata|Ag]], [[Oro|Au]]).

=== Nanohilos inorgánicos ===

==== Nanohilos de silicio ====
Nanohilos de Silicio (SiNWs) presentan propiedades ópticas, como baja reflexión y alta absorción, que pueden ser empleadas en el desarrollo de [[Panel solar|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 [[Nanolitografía|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 [[Fuerzas de Van der Waals|Van deer Waals]].<ref>Khorasaninejad, M, Abedzadeh, N, Singh Jawanda, A, O, N, Anantram, M, & Singh Saini, S 2012, 'Bunching characteristics of silicon nanowire arrays', Journal Of Applied Physics, 111, 4, p. 044328, Academic Search Complete, EBSCOhost.</ref> Cosiderando estructuras perfectamente cilíndricas el valor de la interacción es obtenido por:

:<math>W(P)=\frac{AL\sqrt{2}}{24\sqrt{2}(P-d)^{(3/2)}}</math>

Dónde
:<math>L</math> es el largo del nanohilo
:<math>P</math> el grado de inclinación de los nanohilos en el arreglo
:<math>A</math> la constante de Hamaker (19x10<sup>-20</sup>J para Silicio)
Y la fuerza de Van der Waals
:<math>F=dW/dP</math>

==== Nanohilos de óxido de cobalto Co<sub>3</sub>O<sub>4</sub> ====
Las [[nanoestructura]]s formadas por óxidos metálicos son una alternativa para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos, como [[fotodetector]]es, [[Sensor fotoeléctrico|sensores]], almacenamiento de energía y láseres. La fotoconductividad de estos nanohilos depende en gran medida del contacto con el electrodo, diseño, y gap entre los electrodos. El valor del [[Banda prohibida|gap]] para los nanohilos de Co<sub>3</sub>O<sub>4</sub> es de 1.5 eV a 2.2 eV. Estas nanoestructuras presentan un efecto no lineal en mediciones de corriente-voltaje entre barridos de voltaje de 6V a -6V. Bajo radiación localizada, los nanohilos presentan fotogeneración y transporte de carga; así como polaridad en la fotoconducción, lo que corrobora el comportamiento [[Semiconductor|semiconductor tipo p]] de Co<sub>3</sub>O<sub>4</sub>.<ref>Varghese, B, Mukherjee, B, Karthik, K, Jinesh, K, Mhaisalkar, S, Soon Tok, E, & Haur Sow, C 2012, 'Electrical and photoresponse properties of Co3O4 nanowires', Journal Of Applied Physics, 111, 10, p. 104306, Academic Search Complete, EBSCOhost.</ref>

=== Alambres moleculares orgánicos ===
El término alambre molecular fue introducido en 1988 por el [[premio Nobel de Química]], [[Jean-Marie Lehn]], quien describió a un caroviologeno como un alambre molecular. El desarrollo de estos componentes requiere una serie de condiciones para su funcionamiento, como el tener una cadena conductiva de electrones, terminales electroactivas o grupos polares para el intercambio electrónico.
[[Archivo:Carobiologeno.jpg|miniaturadeimagen|Estructura de la molécula de caroviologeno]]

La ventaja de emplear moléculas orgánicas como alambres moleculares se tiene en el control estructural y de las propiedades electrónicas.
Existen tres métodos de medir el transporte de carga en un alambre molecular, como la conexión de dos electrodos a través de una molécula, el estudio de [[monocapa|monocapas autoensambadas]], y mediante [[microscopia de efecto túnel]]. La corriente a través de una molécula es controlada mediante factores como la estructura electrónica molecular, el tipo de acoplamiento entre la molécula y el electrodo, y la posición de los orbitales [[HOMO/LUMO/SOMO|HOMO y LUMO]] con respecto a los [[Energía de Fermi|niveles de Fermi]] de cada electrodo.

Moléculas orgánicas como los oligotiofenos son usadas como alambres moleculares debido a la larga y efectiva conjugación electrónica que presentan. Los oligotiofenos tienen “energías de banda” cortas entre [[HOMO/LUMO/SOMO|HOMO y LUMO]], lo cual es favorable para el traslado de cargas desde los electrodos de metal; y una alta polarización debido al átomo de [[azufre]] en el [[tiofeno]] que estabiliza las [[Catión|espacies catiónicas]] de los [[Estado de oxidación|estados de oxidación]]. Longitudes de cadena de oligotiofenos hasta 10 nm son posibles de sintetizar.<ref>Ie, Y, Endou, M, Aihong, H, Yamada, R, Tada, H, & Aso, Y 2012, 'Functional oligothiophenes toward molecular wires in single-molecular electronics', Pure & Applied Chemistry, 84, 4, pp. 931-943, Academic Search Complete, EBSCOhost.</ref>

== 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 [[nanotubo]]s 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.<ref>Williams, Linda, and Wade Adams (2006). Nanotechnology Demystified. McGraw-Hill Professional: New York.</ref> Estas características le proporciona a los nanohilos una gran área superficial.

A diferencia de otras estructuras de dimensiones reducidas, poseen dos direcciones cuánticamente delimitadas y una no delimitada disponible para la conducción de electrones.<ref name="Yao"> Yao, H, Duan, J, Mo, D, Yusuf Günel, H, Chen, Y, Liu, J, & Schäpers, T 2011, 'Optical and electrical properties of gold nanowires synthesized by electrochemical deposition', Journal Of Applied Physics, 110, 9, p. 094301, Academic Search Complete, EBSCOhost, viewed 2 May 2014.</ref>

=== Ópticas ===

Al ser irradiados con un haz de luz que se propaga de forma paralela al eje más largo del nanohilo se muestra una extinción del haz a una longitud de onda dependiente del material y del diámetro de la estructura<ref name="Yao" />

Esta absorbancia se puede relacionar con la [[Resonancia de plasmones]] superficiales. Este efecto es altamente dependiente de la estructura en la que se presenta, tanto de su forma, tamaño, tipo, estructura cristalina, constante dieléctrica del material y del medio que lo rodea. En este caso la orientación de la luz incidente con respecto los ejes de la estructura altera el comportamiento de este [[plasmon]], es decir la posición de su pico de absorbancia. Al rotar la estructura a la luz incidente esta se comporta tanto como un alambre o una placa para la luz incidiendo paralelamente al eje de mayor longitud, o como estructuras esféricas incidiendo de manera perpendicular al mismo.<ref name="Yao" />

=== Eléctricas ===

[[Archivo:ConduccionNanohilo.png|miniaturadeimagen|Conducción electrónica cuánticamente delimitada a través de un nanohilo unido a dos electrodos]]

Para medir las propiedades eléctricas de un nanohilo se conecta este a dos terminales metálicas como [[electrodo]]s y se le hace circular energía hasta la ruptura del mismo. En el caso de nanohilos metálicos como es el oro se ha presentado una linealidad en el aumento de corriente con el aumento de voltaje, hasta que se llega al voltaje de polarización en el cual se vuelve no lineal. Esto se debe a que al aumentar su voltaje aumenta su temperatura debido al coeficiente de temperatura positivo del oro. De esta manera al aumentar la temperatura con corrientes altas nos muestra un aumento en la resistencia. Al continuar aumentando se muestra un punto de ruptura física del material que se puede deber a que ciertos puntos en la estructura lleguen a su punto de fusión o a que el calor genere una reestructuración en las fronteras de grano.

En relación con esto los nanohilos presentan en general una corriente de falla mayor a medida que se reduce su diámetro mostrando mejores propiedades que los mismos materiales en bulto debido a la eficiencia de transferencia de calor debido a una mejor proporción entre área superficial y volumen.<ref name="Yao" />

=== Mecánicas ===

Por medio de la realización de pruebas de tensión por medio de [[sistemas microelectromecánicos]] se pueden conocer propiedades mecánicas de distintos tipos de nanohilos como es el caso de los nanohilos de Níquel<ref name="Peng"> Peng, C, Ganesan, Y, Lu, Y, & Lou, J 2012, 'Size dependent mechanical properties of single crystalline nickel nanowires', Journal Of Applied Physics, 111, 6, p. 063524, Academic Search Complete, EBSCOhost, viewed 2 May 2014.</ref>
Dependiendo de sus diámetros y orientaciones cristalinas pueden determinarse sus capacidades mecánicas.
En este caso se encontraron experimentalmente se determinó la fuerza necesaria para generar la ruptura de la estructura y ha llegado a ser de entre 1 y 3 GPa que es 5 veces mayor a la resistencia máxima del Níquel en su estado común por ende es posible decir que es factible la mejora de las propiedades mecánicas de un material en bulk al transformarlo a nanohilos.<ref name="Peng"/>

== Referencias ==
{{listaref}}

== Véase también ==
* [[Nanotubo inorgánico]]
* [[Nanotrónica]]
* [[Nanobelt]]
* [[Efecto Hall cuántico]]
* [[Hilo cuántico]]
* [[Punto cuántico]]
* [[Pozo cuántico]]

== Enlaces externos ==
* [https://web.archive.org/web/20070928151746/http://www.nanostructure-physics.com/ Nanostructure Physics]

* [https://web.archive.org/web/20070313091504/http://www.fkf.mpg.de/klitzing/publications/abstracts/vk00xx/vk0000.html Original article on the Quantum Hall Effect: K. v. Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper; Phys. Rev. Lett. 45, 494-497 (1980).]
* [http://www.technologyreview.com/read_article.aspx?ch=nanotech&sc=&id=17008&pg=1 Nanowire Transistors Faster than Silicon]
* [http://www.abc.net.au/science/news/stories/2006/1813845.htm Strongest theoretical nanowire produced at Australia's University of Melbourne.]
* [https://web.archive.org/web/20071012024713/http://www.upenn.edu/pennnews/article.php?id=1217 Penn Engineers Design Electronic Computer Memory in Nanoscale Form That Retrieves Data 1,000 Times Faster.]
* [http://www.wiley-vch.de/books/sample/3527325018_c01.pdf Introduction: Molecular Electronics and Molecular Wires]
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC386284 Molecular devices: Caroviologens as an approach to molecular wires—synthesis and incorporation into vesicle membranes]

{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Nanoelectrónica]]