Le immagini mostrano nanofili di arseniuro di gallio (GaAs). GaAs è un semiconduttore che sta sostituendo il silicio in circuiti integrati, diodi, celle fotovoltaiche e altri dispositivi elettronici. Si chiamano nanofili dei cristalli filiformi che vengono prodotti artificialmente nei laboratori attrezzati per le nanotecnologie.

I nanofili raffigurati nelle immagini sono stati fatti crescere dal gruppo MBE del laboratorio INFM-CNR TASC su di un substrato di GaAs cristallino tramite Epitassia da Fasci Molecolari (MBE), usando nanoparticelle di oro come catalizzatore per la crescita.
Hanno un diametro dell'ordine dei nanometri (da poche unità ad alcune decine di nm), ma possono arrivare a parecchi micrometri di lunghezza. Queste strutture quasi monodimensionali hanno attirato negli ultimi anni l’attenzione del mondo scientifico, perché possono costituire i componenti base dei futuri dispositivi elettronici e optoelettronici, che tendono verso una sempre maggiore miniaturizzazione.
I parametri che influenzano la crescita dei nanofili sono molti: per esempio, l’orientazione del substrato e i trattamenti della sua superficie, la temperatura e la durata della crescita; cambiando uno o più di questi fattori si ottengono fili differenti per dimensioni, densità e morfologia.

L'immagine principale inquadra nanofili di GaAs catalizzati con Au e cresciuti per 30 minuti su di un substrato di GaAs. La base dell'immagine misura circa 3 µm, con un ingrandimento di circa 120.000 x. Si può osservare che i fili hanno lunghezze molto variabili (comprese fra 200 nm e 2.5 µm) e un diametro di circa 30 nm. L’immagine è stata presa mantenedo il substrato inclinato di 45°, per poter osservare i fili in tutta la loro lunghezza. Nell’immagine correlata a maggiore ingrandimento, sulla cima di ogni nanofilo è chiaramente visibile la particella di catalizzatore ricca di Au.
L'altra immagine mostra dei nanofili di GaAs cresciuti su substrato di GaAs cristallino per 90 minuti, usando una densità inferiore di nanoparticelle di Au. Il lato base dell'immagine misura 8 µm, il substrato è stato inclinato di 30°, l'ingrandimento è circa 40.000 x. Si osservano fili orientati perpendicolarmente al substrato, con lunghezza di circa 5 µm e diametro di circa 100 nm. Rispetto al campione precedente, si può notare che il diametro dei fili non è costante, ma presenta uno o due restringimenti.

Le immagini dei due diversi campioni mostrano insomma come la diversa durata della crescita modifichi profondamente l’aspetto dei fili. Nel primo caso, i fili hanno diametro costante, mentre nel secondo presentano diametro variabile con uno o due restringimenti a collo di bottiglia. Questo è dovuto al fatto che, prolungando la durata del processo, si arriva a una condizione in cui, oltre alla crescita verticale, ne inizia anche una laterale.