(PhysOrg.com) -- Amener les nanomatériaux à un nouveau niveau de complexité structurelle, les scientifiques ont déterminé comment introduire des nœuds dans les nanofils à flèche droite, en les transformant en structures bidimensionnelles et tridimensionnelles en zigzag avec des fonctions avancées correspondantes.

Le travail est décrit cette semaine dans le journal Nature Nanotechnologie par des chercheurs de l'Université Harvard dirigés par Bozhi Tian et Charles M. Lieber.

Entre autres applications possibles, les auteurs disent, la nouvelle technologie pourrait favoriser une nouvelle approche à l'échelle nanométrique pour détecter les courants électriques dans les cellules et les tissus.

« Nous sommes très enthousiastes quant aux perspectives que cette recherche ouvre pour les nanotechnologies, " dit Lieber, Marc Hyman, Jr. Professeur de chimie à la Faculté des arts et des sciences de Harvard. "Par exemple, nos nanostructures permettent l'intégration de dispositifs actifs dans des circuits nanoélectroniques et photoniques, ainsi que des approches totalement nouvelles pour les capteurs biologiques extra- et intracellulaires. Ce dernier domaine est celui où nous avons déjà de nouveaux résultats passionnants, et nous pensons qu'il peut changer la façon dont beaucoup d'enregistrements électriques en biologie et en médecine sont effectués."

L'approche de Lieber et Tian implique l'introduction contrôlée de "stéréocentres" triangulaires - essentiellement, joints fixes à 120º - en nanofils, structures qui étaient auparavant rigidement linéaires. Ces stéréocentres, analogue aux centres chimiques trouvés dans de nombreuses molécules organiques complexes, introduire des nœuds dans les nanostructures 1-D, les transformer en des formes plus complexes.

Les chercheurs ont pu introduire des stéréocentres sous forme de nanofils auto-assemblés. Ils ont arrêté la croissance des nanostructures 1-D pendant 15 secondes en éliminant les réactifs gazeux clés du mélange chimique dans lequel le processus se déroulait, remplacement de ces réactifs après l'introduction des joints dans les nanostructures. Cette approche a abouti à un rendement de 40 % de nanofils courbés, qui peuvent ensuite être purifiés pour obtenir des rendements plus élevés.

« Les stéréocentres apparaissent comme des « kinks », ' et la distance entre les plis est complètement contrôlée, " dit Tian, assistant de recherche au département de chimie et de biologie chimique de Harvard. "De plus, nous avons démontré la généralité de notre approche par la synthèse de silicium 2-D, germanium, et des structures de nanofils de sulfure de cadmium."

La recherche de Lieber et Tian est la dernière d'un effort de plusieurs années mené par des scientifiques pour contrôler la composition et la structure des nanofils pendant la synthèse. Malgré les avancées dans ces domaines, la capacité de contrôler la conception et la croissance des nanostructures auto-assemblées a été limitée.

Les travaux de Lieber et Tian vont plus loin dans la formation de nanostructures 2D en permettant l'introduction de dispositifs électroniques au niveau des stéréocentres.

"Un concept important qui a émergé de ces études est celui d'introduire pour la première fois des fonctionnalités à des points définis à l'échelle nanométrique - en d'autres termes, nanodispositifs qui peuvent « s'auto-étiqueter, '" dit Lieber. "Nous avons illustré cette nouvelle capacité par l'insertion de diodes p-n et de transistors à effet de champ précisément aux stéréocentres."

De telles structures auto-marquées pourraient ouvrir la possibilité d'introduire la nanoélectronique, photodétecteurs, ou des capteurs biologiques dans des structures complexes à l'échelle nanométrique.

Source :Harvard University (actualité :web)