Los sistemas unidimensionales de materiales semiconductores y metálicos como las nanovarillas, los nanoalambres y los nanotubos son estructuras de gran interés por sus aplicaciones en fotónica, electrónica, etc. Los nanoalambres metálicos son uno de los materiales más atractivos debido a sus propiedades únicas que permiten usarlos en una gran variedad de aplicaciones. Algunos ejemplos de estas aplicaciones incluyen interconexiones para nanoelectrónica, dispositivos magnéticos, sensores químicos y biológicos y marcadores biológicos. Los nanoalambres metálicos son además atractivos por que pueden fabricarse usando diversas técnicas como depósito químico en fase vapor (CVD), polimerización, o el método Sol-gel. Otra muy importante técnica de fabricación de nanoalambres, la cual se describirá y empleará en este proyecto, es la electrodeposición química. Comparádola con las arriba mencionadas, la electrodeposición es una técnica que requiere una instrumentación simple, además, al permitir sintetizar el material en poco tiempo resulta ser de bajo costo. _x000D_ _x000D_ Arreglos de alta densidad de sistemas unidimensionales (1-D) nanoestructurados , tales como nanotubos, nanoalambres, nanovarillas, etc; han generado un gran interés científico debido a sus potenciales aplicaciones como sistemas optoelectrónicos [1,2] , materiales para almacenamiento de información [3], sensores, modificadores de superficie [4]; entre otras muchas aplicaciones. _x000D_ Existen muchos métodos para fabricar arreglos de alta densidad de materiales nanoestructurados de 1-Dimensión; la electrodeposición y la electropolimerización en moldes nanoporosos ó “templetes” [5,6,7,8] es una técnica muy popular debido a su versatilidad, alta densidad de poros, bajo costo y rápido proceso de producción. Una de las alternativas más simples es la producción de placas de oxido de aluminio anodizado (OAA). Las membranas de OAA poseen una alta densidad de poros por unidad de área, por arriba de 1011 poros/cm2, además de poseer una excelente estabilidad térmica (estable a temperaturas de hasta 1200oC) y un control de tamaño de poro y geometría dependiendo la concentración de ácido, la magnitud del voltaje aplicado y si este voltaje es DC ó AC. _x000D_ Nuestro grupo ha producido por esta técnica nanotubos sencillos de MoS2, nanotubos coaxiales de MoS2 –C y nanoalambres metálicos [5,6,9]. Por lo que el objetivo del presente proyecto es continuar con la síntesis de sistemas unidimensionales basados en Óxidos metálicos y sistemas Semiconductores._x000D_ La sínteis se realizará por 3 métodos fundamentales:_x000D_ 1) Déposito de capas metálicas o conductoras sobre la superficie de membranas porosas. _x000D_ 2) Síntesis electroquímica de nanoalmbres al interior de la membrana empleando soluciones acuosas y no acuosas de cationes metálicos._x000D_ 3)Métodos solvotermales [10-13]_x000D_ _x000D_ Bibliografia_x000D_ _x000D_ [1] Y. Xia, P. Yang, Y. Sun, Y. Wu, B. Mayers, B. Gates, Y. Yin, F. Kim, H. Yan, Adv. Mater. 2003, 15, 353._x000D_ [2] O. K. Varghese, M. Paulose, C. A. Grimes, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 592._x000D_ [3] J. Mallet, K. Yu-Zhang, S. Ma´te´fi-Tempfli, M. Ma´te´fi-Tempfli, L. Piraux, J. Phys. D: Appl. Phys. 2005, 38, 909. _x000D_ [4] O. K. Varghese, D. Gong, M. Paulose, K. G. Ong, E. C. Dickey, C. A. Grimes, Adv. Mater. 2003, 15, 624._x000D_ [5] P. Santiago, J.A. Ascencio, D. Mendoza, M. Pérez-Alvarez, A. Espinosa, C. Reza-SanGermán, P. Schabes, G.A. Camacho-Bragado, and M. José Yacamán. APPL PHYS A-MATER 78 (4): 513-518 MAR 2004_x000D_ [6] C. Reza-San Germán, Santiago P., J. A. Ascencio, U. Pal, L. Rendón, M. Pérez-Álvarez, and D. Mendoza. Journal of Physical Chemistry B, 2005. 109, 17488-17495._x000D_ [7] C. R. Martin, Science 1994, 266, 1961._x000D_ [8] J. Byun, N.-H. Kim, D. H. Lee, K.-H. Lee, J. K. Kim, Soft Matter 2009, 5,3835._x000D_ [9] Eliel Carvajal, P. Santiago, Roberto Escudero and Doroteo Mendoza. The Physics of Low Dimensional Systems. Plenum New York 2000. pp. 195-200._x000D_ [10] Physics of Low Dimensional Systems. Plenum New York 2000. pp. 195-200. Controlling the morphology of ZnO nanostructures in low-temperature hydrothermal process. U. Pal and P. Santiago. Journal of Physical Chemistry B, 2005, 109, 15317-15321._x000D_ [11] Synthesis of carbon nanofibers and nanotubes using carbon disulfide as the precursor. D. Mendoza and P. Santiago. Revista Mexicana de Física S 53 (5) 9-12. (2007)._x000D_ [12] Synthesis and growth mechanism of One-dimensional Zn/ZnO Core-Shell Nanostructures in Low-temperature Hydrothermal Process. Trejo, Martin; Santiago, Patricia; Sobral, Hugo; Rendon, Luis; Pal, Umapada. Cryst. Growth Des., 2009, 9 (7), pp 3024–3030_x000D_ [13] Stimulated emission and optical third order nonlinearity in Li-doped ZnO nanorods. Torres-Torres, Carlos; Trejo, Martin; Sobral, Hugo; Santiago, Patricia; Reyes-Esqueda, Jorge. Journal of Physical Chemistry C. 2009, 113 (31), pp 13515–13521. (2009)._x000D_ _x000D_ _x000D_

Este proyecto se basa en el estudio de sistemas unidimensionales, monofasicos (de una sola fase cristalina), como nanotubos de MoS2, carbono, nanorods de ZnO, CdSe, etc, y la sintesis de nanoestructuras funcionalizadas como nanotubos coaxiales, nanoalambres decorados con nanoparticulas, etc, con el fin de combinar las propiedades cataliticas de las NMP`s con las propiedades luminiscentes de los nanorodillos y nanotubos de de una sola fase. A la fecha hay pocos trabajos que reporten el uso de semiconductores como soporte de nanopartículas metálicas catalíticas. Lo que a continuacion de discute son las potenciales aplicaciones de los nanoalambres de ZnO en particular. Otro de los sistemas que se estudiara son los nanoalambres de Bi sintetizados vía moldes nanoporosos de Al2O3, para posibles aplicaciones electrónicas, sintesis de V2O5._x000D_ _x000D_ Dispositivos ópticos_x000D_ Lásers de nanoalambres de ZnO_x000D_ Los lásers de UV son de un gran interés por su amplia gama de aplicaciones tecnológicas, por ejemplo en dispositivos de linea de comunicación secreta, detección de bioagentes, alamacenamiento óptico de baja densidad y fotónica de UV [16]. El ZnO tiene una energía de amarre de excitón de 60 meV, la cual es mucho más grande que su energía térmica a temperatura ambiente (26 meV). Así, el excitón en el ZnO resulta ser estable aun a temperatura ambiente, lo cual facilita una recombinacion excitónica eficiente. Los lásers UV de nanoalambres y arreglos de nanoalambres pueden servir como fuentes de luz miniaturizadas para interconexiones ópticas, computadoras cuánticas y recientemente, en biochips para microanalaisis bioquimicos y ambientales [5,6]. Hasta ahora, se ha reportado un dopado tipo p en películas delgadas de ZnO [6,7]. Sin embargo, el realizar un dispositivo tipo p de calidad con ZnO sigue siendo un reto tecnológico. _x000D_ _x000D_ Fotodetectores _x000D_ El ZnO es ideal en el diseño de fotodectores de UV dado su amplio ancho de banda y su gran fotoconductividad. Para este fin, se reportan trabajos de películas de ZnO epitaxiales y fotodectores de UV tipo Schottky [18,19]._x000D_ Se sabe que la respuesta fotónica del ZnO consiste de dos partes: Una respuesta rápida debido al proceso reversible en estado sólido, como una transicion intrínseca interbandas, y una respuesta lenta, la cual se debe principalmente a una adsorción-fotodesorción de oxígeno y a un proceso de recombinación de defectos [20, 21]. Un proceso en dos etapas dá lugar a una fotoconductividad lenta: (1) Sin luz incidente, la adsorción de oxígeno en estados de superficie con la formacion de un ión negativo por la captura de un electrón libre:_x000D_ O2 + e- → O2-_x000D_ _x000D_ 2) fotodesorción del O2 por la captura de un hueco fotodegenerado: _x000D_ _x000D_ h+ + O2- → O2_x000D_ Por tanto, un incremento en el número de electrones fotodegenerados incrementa la fotoconductividad. El proceso lento puede suprimirse reduciendo la densidad de trampas y la concentración basal de acarreadores. Los nanoalambres de ZnO se comportan como un interruptor reversible entre las etapas de conductividad oscura y fotoconductividad al encender y apagar una lampara UV. Este efecto sugiere que también son buenos candidatos para diseñar interruptores optoelectrónicos. _x000D_ _x000D_ Dispositivos electrónicos:_x000D_ _x000D_ Dispositivos de emisión de campo_x000D_ Las fuentes de emisión de campo son muy usadas en dispositivos planos de control. En la emision electrónica termoiónica los electrones son emitidos desde un filamento incandescente. La emisión de campo es una emisión catódica fría, en la cual los electrones son emitidos en condiciones de vacío, desde un conductor a través de su barrera de superficie bajo la acción de un campo eléctrico. Esta emision se obtiene aún a temperatura ambiente. Comparada con la emision termoiónica, la emisión de campo tiene las ventajas de que presenta menores cambios térmicos, baja dispersión de energía y opera en bajos voltajes. Los dispositivos de emision de campo comerciales (FED’s de las siglas en inglés Field Emission Devices) requieren de procesos de fabricacion complicados. Un emisor de campo ideal debe ser altamente conductivo, con terminación en punta la cual debe ser muy afilada, robusto y fácil de fabricar. Como se mencionó en un parrafo anterior, el ZnO es un material ideal para emplearse en emisión de campo. Las propiedades de emisión de campo de nanolambres de ZnO fueron estudiadas por primera vez por el grupo de C. J. Lee en 2002 [22]. En dicho trabajo, las nanoagujas de ZnO crecieron en substratos de silicio usando un método de depósito químico en fase vapor. Previo al crecimiento se depositaron nanopartículas de Co (6-8 nm de diametro) en la superficie del silicio como catalizador. La longitud y diametro aproximado de estos nanoalmbres crecidos a 550 ºC fue de 1.3 m y 50 nm respectivamente. Sin embargo, el desempeño como emisor de campo de estos nanoalambres resulto ser menor al de emisores hechos de nanotubos de carbono. Mejores resultados fueron presentados por Zhu et al en nanoalambres de ZnO crecidos mediante una técnica en fase vapor asistida con selenio [23]. _x000D_